DE102010061186A1

DE102010061186A1 - Zwangdurchlaufdampferzeuger mit Wandheizfläche und Verfahren zu dessen Betrieb

Info

Publication number: DE102010061186A1
Application number: DE102010061186A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Weissinger; Thoralf Berndt; Ralph Dobrowolski; Dr. Marquard Andreas
Original assignee: Alstom Technology AG
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2010-12-13
Filing date: 2010-12-13
Publication date: 2012-06-14
Anticipated expiration: 2030-12-14
Also published as: US20140083374A1; ZA201304152B; TW201235550A; EP2652396A2; RS54681B1; EP2652396B1; CN103348187B; CN103348187A; WO2012080798A2; RU2013132212A; DE102010061186B4; TWI463064B; RU2559651C2; US9163834B2; PL2652396T3; WO2012080798A3

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zwangdurchlaufdampferzeuger (10) und ein Verfahren zu dessen Betrieb. Der Zwangdurchlaufdampferzeuger (10) weist eine Brennkammer (11) mit einer Brenneranordnung (20) auf. In die Brennkammer (11) bzw. zu der Brenneranordnung (20) werden ein Brennstoff (B) und ein Gemisch (G) aus reinem Sauerstoff und Rauchgas (R) zur Verbrennung zugeführt. An die Brennkammer (11) schließt sich in Strömungsrichtung (S) des Rauchgases (R) ein Rauchgaszug (27) und daran ein Rauchgaskanachgas-Gemisch (G) wird über eine Rauchgasrückführungsleitung (28) aus dem Rauchgaskanal (26) zurückgeführt. Der Zwangdurchlaufdampferzeuger (10) wird im so genannten Oxyfuel-Verfahren betrieben. Im Rauchgaszug (27) sind stromabwärts der Brenneranordnung (20) mehrere Zusatzheizflächen (35) angeordnet. Zwischen der Brenneranordnung (20) und den Zusatzheizflächen (35) ist eine Wandheizflächenanordnung (36) vorgesehen, die einen Brennkammerwandabschnitt (38) der die Brennkammer (11) begrenzenden Brennkammerwand (12) zumindest teilweise abdeckt. Die Wandheizflächenanordnung (36) weist hierfür mehrere Wandheizflächen (37) auf, die am jeweils zugeordneten Segment des Brennkammerwandabschnitts (38) anliegen. Die Wandheizflächenanordnung (36) wird vom Arbeitsmedium (A) durchströmt und führt auf diese Weise thermische Energie aus dem Rauchgas (R) ab, um die Erhitzung des Arbeitsmediums (A) in den Brennkammerwandrohren (13) und damit Wandrohrtemperaturen im Kesseloberteil zu begrenzen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zwangdurchlaufdampferzeuger, der für den Betrieb im so genannten Oxyfuel-Verfahren vorgesehen und eingerichtet ist, sowie ein Verfahren zum Betrieb des Zwangdurchlaufdampferzeugers. Beim Oxyfuel-Verfahren wird anstelle von Luft im Wesentlichen ein Gemisch aus rezirkuliertem Rauchgas und Sauerstoff als Oxydant in eine Brennkammer bzw. zu einer Brenneranordnung des Dampferzeugers zugeführt. Als Brennstoff kann Kohle und vorzugsweise Trockenbraunkohle dienen. Bei der Verbrennung des Brennstoffs mithilfe der Rauchgas-Sauerstoff-Gemischs als Oxydant entstehen in der Brennkammer sehr hohe Temperaturen. Das durch die Brennkammerwandrohre und die sich anschließenden Rohre der Umfassungswand eines Rauchgaszuges fließende Arbeitsmedium wird sehr stark erhitzt. Diesen Temperaturen muss die Brennkammerwand bzw. die Umfassungswand standhalten können.
Der Zwangdurchlaufdampferzeuger weist stromabwärts der Brenneranordnung in einem an die Brennkammer angeschlossenen Rauchgaszug wenigstens eine Zusatzheizfläche auf, wobei die wenigstens eine Zusatzheizfläche als Überhitzerheizfläche, als Zwischenüberhitzeheizfläche oder als sogenannter Economizer ausgeführt sein kann. Insbesondere sind mehrere solcher Zusatzheizflächen vorhanden, so dass eine Kombination von Überhitzerheizflächen, Zwischenüberhitzerheizflächen und Economizer vorgesehen werden kann.
Die Rauchgastemperatur am Brennkammerende bzw. bei Erreichen der Zusatzheizflächen soll in einem gewünschten vorgegebenen Bereich liegen, der beispielsweise zwischen 950 und 1100 Grad Celsius liegen kann, wobei der genaue Wert vom verwendeten Brennstoff abhängt. Im Oxyfuel-Betrieb muss die Brennkammerwand im Bereich zwischen der Brenneranordnung und der wenigstens einen Zusatzheizfläche hohen Temperaturen standhalten. Sowohl die Brennkammerwand als auch die sich daran anschließende Umfassungswand eines Rauchgaszuges müssen über das Arbeitsmedium entsprechend viel Wärme abführen. Um diesen Anforderungen Rechnung zu tragen, könnte als Material für diese Wände eine martensitische Stahllegierungen und/oder ein Nickel-Basis-Werkstoffe verwendet werden. Diese Materialien haben aber den Nachteil, dass sie beim Aufbau und bei etwaigen Instandsetzungsarbeiten am Betriebsort einer Wärmenachbehandlung bedürfen, wenn einzelne Wandteile durch Schweißen miteinander verbunden werden. Der Aufwand für den Aufbau und die Instandhaltung solcher Wände ist daher sehr groß. Es ist daher wünschenswert, martensitische Stahllegierungen und Nickel-Basis-Werkstoffe als Materialen für die Brennkammer- Bzw. Umfassungswand zu vermeiden.
Eine weitere Möglichkeit zur Kühlung der Wände könnte darin bestehen, den Rezirkulationsanteil des kühleren Rauchgases, der zur Rauchgas-Sauerstoff-Gemischbildung dient, zu erhöhen, um dadurch die Temperatur in der Brennkammer und die Wärmeaufnahme des Arbeitsmediums in den Brennkammerwandrohren zu verringern. Dies hätte wiederum zur Folge, dass zur Aufrechterhaltung eines vorgegebenen Sauerstoffanteils von beispielsweise 21 Vol% oder bis zu 30 Vol% des Sauerstoff-Rauchgas-Gemischs eine größere Menge von Sauerstoff eingesetzt werden müsste. Die Sauerstoffherstellung ist teuer und energieintensiv. Deswegen soll der Verbrauch von Sauerstoff des Dampferzeugers möglichst gering gehalten werden, was den Anteil an Rauchgas für die Rezirkulation gleichermaßen begrenzt. Selbst wenn die Erhöhung des Rauchgasanteils ohne zusätzliche Zufuhr von Sauerstoff möglich ist, so stellt dies keine optimale Lösung dar. Denn das rezirkulierte Rauchgas muss gereinigt werden, so dass der Rezirkulationsanteil des Rauchgases aus Kostengründen in Bezug auf Investition und Betrieb der Anlage möglichst klein gehalten werden soll. Je größer der zurückgeführte Rauchgasanteil ist, desto geringer ist die Effizienz der Anlage aus betriebswirtschaftlicher Sicht.
Zwangdurchlaufdampferzeuger, die auch als Durchlaufdampferzeuger bezeichnet werden, sind an sich bekannt, beispielsweise aus der Veröffentlichung „Kraftwerkstechnik zur Nutzung fossiler, regenerativer und nuklearer Energiequellen", Prof.-Ing. Karl Strauß, Springerverlag, 2. Auflage 1994, Kapitel 4.4.2.4, Seiten 171–174. Im Unterschied zu Umlauf- bzw. Zwangumlaufdampferzeugern wird das Arbeitsmedium in Form von Wasser, Dampf oder einem Wasser-Dampf-Gemisch in einem Durchlauf- bzw. Zwangdurchlaufdampferzeuger im Durchlaufbetrieb bei einem einmaligen Durchlauf im Verdampfer bereits vollständig verdampft. Demgegenüber ist bei Umlaufdampferzeugern das Arbeitsmedium nach einem Durchlauf durch den Verdampfer nicht vollständig verdampft und der nicht verdampfte Anteil wird nach der Trennung vom Dampf erneut dem Verdampfer zugeführt.
Ausgehend hiervon kann es als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, einen Zwangdurchlaufdampferzeuger zu schaffen, dessen Aufwand bei der Herstellung, der Instandhaltung und im Betrieb vergleichsweise gering ist und der sich für einen Betrieb im Oxyfuel-Verfahren mit einem Rauchgas-Sauerstoff-Gemisch als Oxidant anstelle von Luft eignet.
Diese Aufgabe wird durch einen Zwangdurchlaufdampferzeuger mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie ein Betriebsverfahren des Zwangdurchlaufdampferzeugers mit den Merkmalen des Patentanspruches 14 gelöst.
Der Zwangdurchlaufdampferzeuger weist eine die Brennkammer begrenzende Brennkammerwand und eine einen Rauchgaszug begrenzende Umfassungswand auf. Der Rauchgaszug schließt sich in Strömungsrichtung an die Brennkammer an. Beide Wände weisen jeweils mehrere miteinander verbundenen Wandrohre auf, die vorzugsweise größtenteils schräg zur Horizontalen und Vertikalen verlaufend angeordnet sein können. Die Brennkammerwandrohre sind vorzugsweise über Stege zu einer gasdichten Brennkammerwand miteinander verbunden. Entsprechend sind die Umfassungswandrohre zur Bildung einer gasdichten Umfassungswand miteinander verbunden. Die jeweiligen Rohre oder Wände werden aus einer Stahllegierung mit einem Chromanteil von 1,9–2,6 at% hergestellt. Dadurch entfällt nach dem Aneinanderschweißen einzelner Wandsegmente am Betriebsort des Dampferzeugers eine aufwändige Nachbehandlung, wie dies bei martensitischen Stahllegierungen oder Nickel-Basis-Werkstoffen der Fall wäre. Die für die Wandrohre bzw. die Wände verwendete Stahllegierung ist ferritisch. Bei einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Chromanteil der Stahllegierung im Bereich von 2,25–2,5 at%. Als Legierung können beispielsweise die Werkstoffe T23 oder T24 verwendet werden, die z. B. in der Spezifikation A 213 /A 213M-09a der ASTM International, West Conshohocken, USA definiert und standardisiert sind. Weitere Definitionen finden sich für den Werkstoff T23 beispielsweise im VdTÜV-Werkstoffblatt 511/2, Ausgabe 06.2001 und für den Werkstoff T24 beispielsweise im Normblatt DIN EN 10216-2, Ausgabe Oktober 2007.
Die für die Wandrohre oder Wände verwendete Stahllegierung würde den hohen Temperaturen bei der Verbrennung des Brennstoffs, insbesondere Trockenbraunkohle, mit dem Gemisch aus Rauchgas und reinem Sauerstoff als Oxydant nicht standhalten. Insbesondere die Wärmeaufnahme des Arbeitsmediums und die dadurch entstehende Mediumtemperatur in Verbindung mit dem Betriebsdruck wäre zu hoch. Um den Zwangdurchlaufdampferzeuger für den Betrieb im Oxyfuel-Verfahren einzurichten ist deshalb erfindungsgemäß eine Wandheizflächenanordnung in der Brennkammer angeordnet. Diese Wandheizflächenanordnung dient dazu, die Wärmeaufnahme des die Wandrohre durchströmenden Arbeitsmediums zu begrenzen. Die Wandheizflächenanordnung entzieht dem Rauchgas hierfür thermische Energie und schirmt einen Brennkammerwandabschnitt zumindest teilweise ab, so dass das in den Brennkammerwandrohren entlang dieses Brennkammerwandabschnitts strömende Arbeitsmedium nicht oder nur um ein vorgegebenes Maß erhitzt wird. Nur über den nicht durch die Wandheizflächenanordnung abgedeckten Teil der Wandrohre wird das darin strömende Arbeitsmediums merklich erhitzt. Insbesondere wird die Größe und Anordnung der Wandheizflächenanordnung im Brennkammerwandabschnitt so bestimmt, dass das Arbeitsmedium in den Brennkammerwandrohren und den Umfassungswandrohren eine vorgegebene kritische Temperatur von beispielsweise 500°C nicht überschreitet.
Die Wandheizflächenanordnung ist in Strömungsrichtung des Rauchgases zwischen der Brenneranordnung und der wenigstens einen Zusatzheizfläche angeordnet. Die Wandheizflächenanordnung weist vorzugsweise mehrere separate Wandheizflächen auf, die innerhalb des Brennkammerwandabschnitts in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind. Es ist dabei möglich, dass die Wandheizflächen in Strömungsrichtung gesehen auf einer Höhe nebeneinander angebracht sind. Alternativ können die Wandheizflächen innerhalb des Brennkammerwandabschnitts auch in Strömungsrichtung des Rauchgases versetzt zueinander angeordnet sein. Vorzugsweise bilden die Wandheizflächen einen im Wesentlichen geschlossenen Ring und decken den Brennkammerwandabschnitt im Wesentlichen vollständig ab.
Die Wandheizflächenanordnung weist insbesondere mehrere Heizflächenrohre auf, die aneinander anliegen oder unter Bildung von kleinen Zwischenräumen im Abstand von maximal 2 cm und vorzugsweise weniger als 5 mm nebeneinander verlaufen. Die einzelnen Wandheizflächen der Wandheizflächenanordnung stoßen unmittelbar aneinander an oder bilden einen kleinen Zwischenraum von maximal 30 cm oder maximal 10 cm. Somit kann die Wandheizflächenanordnung dicht ausgeführt sein oder kleinere Zwischenräume oder Spalte von maximal 30 cm oder maximal 10 cm zur Berücksichtigung des Dehnverhaltens des Werkstoffs der Wandheizflächen bei thermischer Belastung aufweisen. Auf diese Weise deckt die Wandheizflächenanordnung den Brennkammerwandabschnitt im Umfangsrichtung im Wesentlichen vollständig ab. Unter dem Begriff „im Wesentlichen” ist zu verstehen, dass die beschriebenen kleineren Zwischenräume verbleiben können. Es hat sich gezeigt, dass sich solche Zwischenräume beim Betrieb des Zwangdurchlaufdampferzeugers sehr schnell mit Aschepartikeln zusetzen, so dass bereits nach einer kurzen Zeit ab der Inbetriebnahme eine vollständige Abdeckung des Zwangdurchlaufdampferzeugers erreicht ist.
Die Wandheizflächenanordnung schirmt den dahinter liegenden Brennkammerwandabschnitt zumindest teilweise auch vor der Wärmestrahlung der Brennerflammen ab.
Dadurch, dass die Wandheizflächenanordnung eine unzulässig große Erwärmung des Arbeitsmediums in den Wandrohren verhindert, wird der Einsatz der warmfesten Stahllegierung mit einem geringen Chromanteil von lediglich 1,9 bis 2,6 at% für die Brennkammerwandrohre und die Umfassungswandrohre ermöglicht. Ein höher Rezirkulationsanteil von Rauchgas zur Herabsetzung der Temperaturen in der Brennkammer und die damit eingangs beschriebenen Nachteile werden vermieden. Auf diese Weise kann der Zwangdurchlaufdampferzeuger sehr wirtschaftlich betrieben werden. Für die Wände kann auf martensitische Stahllegierungen oder Nickel-Basis-Werkstoffe verzichtet werden, was sowohl den Aufbau als auch die Instandhaltung des Dampferzeugers erheblich vereinfacht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Wandheizflächenanordnung durch die Rauchgase in der Brennkammer nur einseitig beheizt. Die Wandheizflächenanordnung ist daher so ausgeführt und an der Brennkammerwand angeordnet, dass keine oder nur ein vernachlässigbar kleiner Anteil von Rauchgasen in dem Bereich zwischen der Wandheizflächenanordnung und der Brennkammerwand eindringen kann. Vorzugsweise liegt die Wandheizflächenanordnung zumindest an ihrer der Brenneranordnung zugeordneten Unterseite mittelbar oder unmittelbar an der Brennkammerwand an. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die Wandheizflächenanordnung auch entlang ihrer gesamten Erstreckung in Strömungsrichtung des Rauchgases an der Brennkammerwand anliegen, vorzugsweise unmittelbar anliegen.
Es ist von Vorteil, wenn sich die Wandheizflächen in jeweils einer Ebene erstrecken. Bei einer bevorzugten Ausführung besteht jede Wandheizfläche aus mehreren Heizflächenrohren, die aneinander anliegen oder unter Bildung von kleinen Zwischenräumen von maximal 2 cm nebeneinander verlaufen. Die Heizflächenrohre können eine oder mehrere Biegestellen aufweisen und verlaufen in der Ebene, in der sich die betreffende Wandheizfläche erstreckt. Die Heizflächenrohre jeder Wandheizfläche können mit einem separaten Sammler fluidisch verbunden sein. Durch die ebenen Wandheizflächen wird eine gute Abschirmung des dahinter liegenden Brennkammerwandabschnitts erreicht und die Wärmeaufnahme des Arbeitsmediums in den Brennkammerwandrohren insgesamt reduziert. Außerdem sind ebene Wandheizflächen einfach herzustellen und instand zu halten. Die Aufteilung der Wandheizflächenanordnung in mehrere separate Wandheizflächen erleichtert die Handhabung bei der Herstellung und beim Aufbau des Zwangdurchlaufdampferzeugers.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Heizflächenrohre jeder Wandheizfläche vom Arbeitsmedium durchströmt. Insbesondere strömt das Arbeitsmedium nacheinander durch die Brennkammerwandrohre und anschließend durch die Heizflächenrohre der Wandheizflächenanordnung und/oder durch die Rohre der wenigstens einen Zusatzheizfläche. Die Wandheizflächenanordnung kann als Wandüberhitzer oder als Zwischenüberhitzer ausgeführt sein. Bei einer weiteren Ausführungsform kann ein Teil der Wandheizflächen einen Zwischenüberhitzer und ein anderer Teil der Wandheizflächen einen Überhitzer bilden.
Bei dem erfindungsgemäßen Oxyfuel-Verfahren wird dem wenigstens einen Brenner bzw. der Brennkammer ein Sauerstoff-Rauchgas-Gemisch zur Verbrennung eines Brennstoffs, vorzugsweise Trockenbraunkohle, zugeführt. Der Anteil des reinen Sauerstoffs am Gesamtvolumen des Sauerstoff-Rauchgas-Gemischs beträgt 18 bis 40 Vol% und vorzugsweise 21 bis 30 Vol%. Unter reinem Sauerstoff wird hier Sauerstoff verstanden, der einen Anteil von zumindest 90 Vol% Sauerstoff aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Zwangdurchlaufdampferzeugers und des Verfahrens zum Betreiben des Zwangdurchlaufdampferzeugers ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen sowie der Beschreibung. In der Beschreibung sind weitere Merkmale der Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert, wobei die Zeichnung ergänzend heranzuziehen ist. Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines Zwangdurchlaufdampferzeugers in schematischer blockschaltbildähnlicher Darstellung,
2 eine schematische blockschaltbildähnliche Darstellung einer Wandheizfläche des Zwangdurchlaufdampferzeugers nach 1 mit U-förmig verlaufenden Heizflächenrohren,
3 eine schematische blockschaltbildähnliche Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Wandheizfläche des Zwangdurchlaufdampferzeugers nach 1 mit Z-förmig verlaufenden Heizflächenrohren und
4 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch die Brennkammer des Zwangdurchlaufdampferzeugers nach 1 im Bereich der Wandheizflächenanordnung gemäß der Schnittlinie IV-IV.
Eine blockschaltbildähnliche Darstellung eines Zwangdurchlaufdampferzeugers 10 ist in 1 dargestellt. Der Zwangdurchlaufdampferzeuger 10 weist eine Brennkammer 11 auf, die von einer Brennkammerwand 12 begrenzt wird. Die Brennkammerwand 12 umschließt die Brennkammer 11 gasdicht. Sie weist eine Vielzahl von Brennkammerwandrohren 13 auf (4), die jweils einen Fluidkanal für ein Arbeitsmedium A darstellen. An die Brennkammer 11 schließt sich in Strömungsrichtung S des Rauchgases R ein Rauchgaszug 27 an. Der Rauchgaszug 27 ist von einer Umfassungswand 17 begrenzt, die mehrere gasdicht miteinander verbundene Umfassungswandrohre aufweist. Der Rauchgaszug 27 ist mit der Brennkammer 11 verbunden und dient zum Abführen des Rauchgases R aus dem Zwangdurchlaufverdampfer 10. Die Umfassungswandrohre sind fluidisch mit den Brennkammerwandrohren 13 in Reihe geschaltet und vom Arbeitsmedium durchströmt.
Als Arbeitsmedium A dient Wasser oder ein Wasser-Dampf-Gemisch. Im Zwangdurchlaufdampferzeuger 10 wird in einem einzigen Durchlauf des Arbeitsmediums A durch den Verdampfer unterkritischer oder überkritischer Heißdampf erzeugt, der anschließend beispielsweise in einem Kraftwerk einer Dampfturbine zur Stromerzeugung zugeführt werden kann. Das Arbeitsmedium A wird an einer Einspeisestelle 15 in die Brennkammerwandrohre 13 eingespeist.
Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Brennkammerwandrohre 13 über Stege 16 zur Herstellung der gasdichten Brennkammerwand 12 miteinander verbunden. Zwischen zwei benachbarten Brennkammerwandrohren 13 ist jeweils ein Steg 16 vorgesehen, der häufig auch als Flosse bezeichnet wird. Ein solcher Aufbau der Brennkammerwand 12 wird auch als Rohr-Steg-Rohr-Verbindung bezeichnet. Die Umfassungswandrohre sind beispielsgemäß auf gleiche Weise miteinander verbunden.
Die Brennkammerwand 12 sowie die Umfassungswand 17, also die Brennkammerwandrohre 13, die Umfassungswandrohre sowie die dazwischen liegenden Stege 16, sind beim bevorzugten Ausführungsbeispiel aus einer Stahllegierung mit einem Chromanteil von mindestens 1,9 at% und maximal 2,6 at% Chrom hergestellt. Es handelt sich dabei um eine ferritische Stahllegierung. Vorzugsweise liegt der Chromanteil im Bereich von 2,25 at% bis 2,5 at%. Als Werkstoff eignet sich beispielsweise die Stahllegierung T23 bzw. T24. Die chemischen Eigenschaften dieser Stahllegierung sind in folgender Tabelle angegeben:
n. s. = nicht spezifiziert
Beim Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Brennkammerwandrohre 13 größtenteils schräg zur Horizontalen und Vertikalen. Der Zwangdurchlaufdampferzeuger 10 ist in Turmbauweise gestaltet. Die Brennkammer 11 ist unten als Brennkammertrichter 18 ausgeführt. An dem dem Brennkammertrichter 18 zugeordneten Ende der Brennkammer 11 ist eine Brenneranordnung 20 mit einem oder mehreren Brennern 21 vorgesehen. Die Brenner 21 erzeugen Flammen, zur Verbrennung eines Brennstoffes B, wobei es sich bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel um gemahlene Trockenbraunkohle handelt.
Der Brennkammer 11 bzw. der Brenneranordnung 20 wird ein Sauerstoff-Rauchgas-Gemisch G zugeführt. Hierfür ist an die Brenneranordnung 20 bzw. die Brennkammer 11 wenigstens eine Zufuhrleitung 22 angeschlossen. Beispielsgemäß wird über die Zufuhrleitung 22 das bereits gemischte Sauerstoff-Rauchgas-Gemisch G zugeführt. Die Zufuhrleitung 22 ist über einen Vormischer 30 mit einem Sauerstoffvorrat 23 und mit einer Rauchgasrückführungsleitung 28 verbunden. Im Sauerstoffvorrat 23 wird reiner Sauerstoff O₂ bevorratet. Als reiner Sauerstoff ist hier ein Sauerstoff mit einem O₂-Anteil von zumindest 90 Vol% zu verstehen. Der Vormischer 30 kann auch Bestandteil der Brenneranordnung 20 sein. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, den Sauerstoff O₂ und das Rauchgas R separat in getrennten Leitungen der Brennkammer 11 bzw. der Brenneranordnung 20 zuzuführen. Es ist ferner möglich, eine mehrstufige und vorzugsweise zweistufige Mischung vorzusehen, wobei ein Teil des in der Rauchgasrückführungsleitung 28 zurückgeführten Rauchgases R direkt in die Brennkammer 11 eingespeist wird und der andere Teil des zurückgeführten Rauchgases R zur Vormischung mit dem Sauerstoff verwendet wird. Diese Alternative ist in 1 gestrichelt veranschaulicht.
An den Rauchgaszug 27 schließt sich ein Rauchgaskanal 26 an, mit dem die Rauchgasrückführungsleitung 28 verbunden ist, die einen Teil des Rauchgases R zur Erzeugung des Rauchgas-Sauerstoff-Gemischs G wie zuvor beschrieben zurückführt. Zwischen Rauchgaszug 27 und Rauchgaskanal 26 kann eine Rauchgasaufbereitungseinheit 25 vorgesehen sein, die beispielsweise eine Rauchgasreinigung enthält. Der Anteil des zurückgeführten Rauchgases R kann über eine Einstelleinrichtung 29 fest oder variabel vorgegeben werden. Es ist dabei möglich, dass der Anteil des zurückgeführten Rauchgases R an die aktuellen Betriebsanforderungen des Zwangdurchlaufdampferzeugers 10 angepasst wird. Vorzugsweise ist der Anteil des zurückgeführten Rauchgases R jedoch fest eingestellt.
In Strömungsrichtung S des Rauchgases R befindet bzw. befinden sich mit Abstand zur Brenneranordnung 20 wenigstens eine und vorzugsweise mehrere Zusatzheizflächen 35, wobei in 1 lediglich beispielhaft drei Zusatzheizflächen 35 veranschaulicht sind. Die Zusatzheizflächen 35 können als so genannter Economizer, als Überhitzer oder Zwischenüberhitzer für das Arbeitsmedium A dienen. Sie sind hydraulisch mit den Brennkammerwandrohren 13 und den Umfassungswandrohren in Reihe geschaltet. Die Zusatzheizflächen 35 sind im Rauchgaszug 27 angeordnet. Die Brennkammer 11 ist so ausgelegt, dass das Rauchgas R an der Übergangsstelle 24 zum Rauchgaszug 27 eine vorgegebene Brennkammerendtemperatur, z. B. zwischen 950 und 1100°C erreicht.
Zwischen der Brenneranordnung 20 und der wenigstens einen Zusatzheizfläche 35 ist in der Brennkammer 11 eine Wandheizflächenanordnung 36 vorgesehen, die beim bevorzugten Ausführungsbeispiel aus mehreren separaten Wandheizflächen 37 besteht. Die Wandheizflächenanordnung 36 deckt einen Brennkammerabschnitt 38 in Umfangsrichtung U zumindest teilweise und beispielsgemäß im Wesentlichen vollständig ab. In Strömungsrichtung S des Rauchgases R weist die Wandheizflächenanordnung 36 eine Höhe H auf. Die Fläche und insbesondere die Höhe H kann so gewählt werden, dass die Wandheizflächenanordnung 36 ausreichend Wärme aus dem Rauchgas R aufnimmt und eine zu starke Erhitzung des durch die Brennkammerwandrohre 13 fließenden Arbeitsmediums A verhindert. Mit ihrer Unterseite 39 kann die Wandheizflächenanordnung 36 unmittelbar an die Brenneranordnung 20 anschließen. Dabei ist der vertikal oberste Brenner 21 der Brenneranordnung 20 als Bezugspunkt gemeint, wenn die Brenner 21 der Brenneranordnung 20 in Strömungsrichtung S in unterschiedlichen Höhen angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich kann die Wandheizflächenanordnung 36 mit ihrer in Strömungsrichtung S gegenüberliegenden Oberseite 40 unmittelbar an die in Strömungsrichtung S gesehen erste bzw. unterste Zusatzheizfläche 35 anschließen. Vorzugsweise ist die Wandheizflächenanordnung 36 so angeordnet, dass ihre Unterseite 39 mit Abstand zur Brenneranordnung 20 angeordnet ist.
Die Anzahl der Wandheizflächen 37 der Wandheizflächenanordnung 36 kann variieren. Bei dem hier lediglich schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier einzelne Wandheizflächen 37 vorgesehen, wie dies in 4 veranschaulicht ist. Die Wandheizflächen 37 erstrecken sich jeweils in einer Ebene, die beispielsgemäß vertikal verläuft. Somit sind die Wandheizflächen 37 beim Ausführungsbeispiel parallel zu einem jeweils zugeordneten Wandsegment der Brennkammerwand 12 angeordnet, die durch die betreffende Wandheizfläche 37 abgedeckt wird. In 4 ist die Brennkammerwand 12 im Querschnitt gesehen quadratisch dargestellt. In Abwandlung hierzu können auch andere Querschnittsformen realisiert werden, beispielsweise ein rechteckiger oder ein anderer vieleckiger Querschnitt.
Jede Wandheizfläche 37 weist eine Vielzahl von einzelnen Heizflächenrohren 43 auf. Die Heizflächenrohre 43 sind so aneinander oder dicht nebeneinander angeordnet, dass sie eine ebene Wandheizfläche 37 bilden, wie dies schematisch für zwei Ausführungsbeispiele in den 2 und 3 dargestellt ist. Beim Ausführungsbeispiel nach 2 sind die Rohrlängen der Heizflächenrohre 43 einer Wandheizfläche 37 unterschiedlich. Jedes Heizflächenrohr 43 hat bei diesem Ausführungsbeispiel zwei im Wesentlichen parallel verlaufende Abschnitte, die an einem Ende über einen Querabschnitt miteinander verbunden sind, so dass sich eine U-förmige Gestalt des Heizflächenrohres ergibt. Diese bogenförmigen Heizflächenrohre werden ineinander angeordnet, so dass sich insgesamt eine im Wesentlichen geschlossene Fläche ergibt.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Wandheizfläche 37 nach 3 sind die einzelnen Heizflächenrohre 43 alle in etwa gleich lang. Sie weisen bei dem dargestellten Beispiel einen Z-förmigen Verlauf mit drei im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende Abschnitten auf. Der mittlere parallele Abschnitt ist an seinen beiden Enden mit jeweils einen der beiden äußeren parallelen Abschnitte verbunden. Mehrere Z-förmig-gebogene Heizflächenrohre 43 sind in einer Ebene ineinander gelegt, so dass sich insgesamt eine im Wesentlichen geschlossene Fläche für die Wandheizfläche 37 ergibt, wie dies schematisch in 3 gezeigt ist.
Die Heizflächenrohre 43 einer Wandheizfläche 37 liegen entweder unter Kontakt aneinander an oder unter Bildung von kleinen Zwischenräumen oder Spalten von maximal 2 cm aneinander an. Dadurch wird sichergestellt, dass kein oder nur eine geringe Menge von heißem Rauchgas durch die Wandheizfläche 37 zum abgedeckten Brennkammerwandabschnitt 38 gelangen kann.
Die Heizflächenrohre 43 einer Wandheizfläche 37 sind beispielsgemäß nicht fest miteinander verbunden, sondern liegen entlang ihres Verlaufs nur aneinander an. Die Verbindung der Heizflächenrohre 43 einer Wandheizfläche 37 erfolgt ausschließlich im Bereich der Verbindungsstelle mit der Brennkammerwand 12. Alternativ könnten auch die Wandheizflächen 37 als Rohr-Steg-Rohr-Verbindung ausgestaltet werden und eine gasdichte Fläche bilden.
Mehrere solcher ebenen Wandheizflächen 37 bilden die Wandheizflächenanordnung 36. Die Wandheizflächen 37 stoßen beim bevorzugten Ausführungsbeispiel in Umfangsrichtung U entweder aneinander an oder bilden kleine Zwischenräume von maximal 30 cm und vorzugsweise maximal 10 cm. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel nach 4 sind vier ebene Wandheizflächen 37 dargestellt, die unter Bildung von kleinen Zwischenräumen 44 dicht aneinander anliegen. Die einzelnen Wandheizflächen 37 sind vorzugsweise nicht mechanisch miteinander verbunden, sondern stoßen allenfalls aneinander an. Eine Schweißverbindung oder eine andere feste Verbindung zwischen den Wandheizflächen 37 der Wandheizflächenanordnung 36 besteht nicht. Die Wandheizflächen 37 sind lediglich fest mit der Brennkammerwand 12 verbunden.
Die Wandheizflächen 37 können in Strömungsrichtung versetzt zueinander innerhalb des Brennkammerwandabschnitts 38 angeordnet sein. Vorzugsweise decken die Wandheizflächen 37 jedes der Brennkammerwandrohre 13 im Brennkammerwandabschnitt 38 entlang einer vorgegebenen Länge ab. Es kann jedoch in Abwandlung hierzu auch möglich sein, im Brennkammerwandabschnitt 38 nicht alle Brennkammerwandrohre 13 abzudecken, was allerdings zusätzliche Maßnahmen erforderlich macht, um die Temperaturüberschreitung der kritischen Arbeitsmedium-Temperatur in diesen nicht durch die Wandheizflächen 37 abgedeckten Brennkammerwandrohren 13 zu verhindern.
Die Heizflächenrohre werden ebenfalls vom Arbeitsmedium durchströmt. Die Einspeisung des Arbeitsmediums kann oberhalb oder unterhalb der Entnahme des Arbeitsmediums erfolgen. Mit anderen Worten kann eine Wandheizfläche 37 entgegen der Strömungsrichtung S des Rauchgases R oder in Strömungsrichtung S durchströmt werden. Die in den 2 und 3 gezeigte Durchströmung kann daher auch in entgegengesetzte Richtung erfolgen.
Die Wandheizflächenanordnung 36 und beispielsgemäß alle Wandheizflächen 37 bestehen aus martensitischen Stählen, austenitischen Stählen oder Nickel-Basis-Legierungen. Insbesondere weisen die martensitischen Stähle einen Chromanteil von 9–12 at%, die austenitischen Stähle einen Chromanteil bis zu 25 at% und die Nickel-Basis-Legierungen einen Chromanteil von 20–30 at% auf. Beispielsweise können die martensitischen Werkstoffe T91 (X10CrMoVNb9-1), T92 (X10CrWMoVNb9-2) oder VM12-SHC, austenitische Stahllegierungen SUPER 304H, HR3C, DMV304HCu, DMV3101N oder Nickel-Basis-Legierungen wie beispielsweise Alloy 617 (NiCr23Co12Mo) oder Alloy 617mod (NiCr23Co12Mo mod) verwendet werden. Derartige Werkstoffe sind für hohe Mediumtemperaturen geeignet. Die durch die Wandheizflächenanordnung 36 zumindest teilweise abgedeckte Brennkammerwandabschnitt 38 wird wirksam abgeschirmt, um einen Temperaturanstieg des Arbeitsmediums A in den Brennkammerwandrohren 13 über eine kritische Temperatur, beispielsweise etwa 500°C, zu vermeiden.
Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel liegen die Wandheizflächen 37 entlang ihrer gesamten Höhe H in Strömungsrichtung S unmittelbar an den Brennkammerwandrohren 13 an. Zumindest jedoch liegen die Wandheizflächen 37 mit ihrer Unterseite 39 an den Brennkammerwandrohren 13 an. Dadurch ist gewährleistet, dass zwischen den Wandheizflächen 37 der Wandheizflächenanordnung 36 und den Brennkammerwandabschnitt 38 zumindest an der Unterseite 39 lediglich kleine Zwischenräume oder Spalte 45 von 1 cm oder weniger verbleiben, so dass nur eine allenfalls geringe Menge heißen Rauchgases R in den Bereich zwischen der Wandheizflächenanordnung 36 und der Brennkammerwand 12 eindringen kann. Dieser Spalt 45 wird rechtwinkelig zu einer Ebene E gemessen, die tangential zu den Brennkammerwandrohren 13 verläuft. Die Wandheizflächenanordnung 36 ist mithin lediglich von einer Seite her mit dem heißen Rauchgas R in Kontakt und werden nur von einer Seite her beheizt. Die andere, der Brennkammerwandabschnitt 38 zugewandte Seite ist unbeheizt. Der Brennkammerwandabschnitt 38 wird somit durch die Wandheizflächenanordnung 36 vor Wärmeaufnahme zumindest teilweise abgeschirmt.
Zumindest im Bereich des Brennkammerwandabschnitts 38 verlaufen die Brennkammerwandrohre 13 vertikal.-Unterhalb des Brennkammerwandabschnitts 38 und insbesondere im Bereich der Brenneranordnung 20 verlaufen die Brennkammerwandrohre 13 schräg zur Vertikalen und zur Horizontalen.
Die Höhe H der Wandheizflächenanordnung 36 bzw. deren beheizte Fläche ist so gewählt, dass über die Wandheizflächenanordnung 36 eine vorgegebene thermische Energieaufnahme erfolgt. Auf diese Weise wird die Temperatur des Rauchgases beim Strömen in Strömungsrichtung S reduziert. Die Energieaufnahme des Arbeitsmediums A in den Brennkammerwandrohren 13 sowie den Umfassungswandrohren wird dadurch begrenzt. Es ist gewährleistet, dass eine kritische Temperatur bei einem vorgegebenen Betriebsdruck des Arbeitsmediums A in den Brennkammerwandrohren 13 und Umfassungswandrohren nicht überschritten werden. Für die Brennkammerwand 12 und die Umfassungswand 17 wird daher eine Stahllegierung mit geringem Chromanteil verwendet werden, die sich einfach bearbeiten, insbesondere schweißen lässt.
Beim Betrieb des Zwangdurchlaufdampferzeugers 10 wird der Brennkammer 11 als Brennstoff B fein gemahlene Trockenbraunkohle mit einer Partikelgröße von vorzugsweise kleiner als 1 mm zugeführt. Als Oxydant wird der Brenneranordnung 20 und/oder der Brennkammer 11 außerdem das Sauerstoff-Rauchgas-Gemisch G über die Zufuhrleitung 22 zugeführt. Hierfür wird ein Anteil des Rauchgases R aus dem Rauchgaskanal 26 entnommen und über eine Rauchgasrückführungsleitung 28 zur Rezirkulation zurückgeführt. Das durch Wasser oder ein Wasser-Dampf-Gemisch gebildete Arbeitsmedium A wird in die Brennkammerwandrohre 13 eingespeist und dort erhitzt. Im Anschluss an die Brennkammerwandrohre 13 durchläuft das Arbeitsmedium A außerdem eine oder mehrere Zusatzheizflächen 35 sowie die Heizflächenrohre 43 der Wandheizflächen 37 der Wandheizflächenanordnung 36. Dabei wird das Arbeitsmedium A verdampft und überhitzt. Der Wasserdampf wird anschließend beispielsweise einer Dampfturbine zur Stromerzeugung zugeführt. Das Verdampfen des Arbeitsmediums A geschieht beim Zwangdurchlaufdampferzeuger 10 in einem einzigen Durchlauf durch den Verdampfer.
Beim Betrieb des Zwangdurchlaufdampferzeugers 10 setzen sich die Spalte bzw. Zwischenräume 44, 45 zwischen den Wandheizflächen 37 und dem Brennkammerwandabschnitt 38 sowie zwischen den Heizflächenrohren 43 mit Aschepartikeln zu. Dies wird dadurch erreicht, dass die Größe der Zwischenräume 45 auf maximal maximal 1 cm und der Zwischenräume 44 auf maximal 2 cm festgelegt wird. Das Zusetzen diese Zwischenräume 44, 45 wird ausgenutzt, um den Bereich zwischen der Wandheizflächenanordnung 36 und den Brennkammerwandabschnitt 38 sozusagen abzudichten und einen Kontakt dieses Brennkammerwandabschnitts 38 mit heißem Rauchgas zu verhindern bzw. zu reduzieren, so dass die Aufnahme von thermischer Energie im Bereich des Brennkammerwandabschnitts 38 zumindest deutlich herabgesetzt ist.
Anstelle von Luft wird erfindungsgemäß reiner Sauerstoff O₂ verwendet. Um die Verbrennungstemperaturen in der Brennkammer 11 zu beherrschen, wird über rezirkuliertes Rauchgas R das Sauerstoff-Rauchgas-Gemisch G erzeugt und gemeinsam mit dem Brennstoff B in der Brennkammer 11 verbrannt. Dieses Verfahren wird auch als Oxyfuel-Verfahren bezeichnet. Durch die Abdeckung des Brennkammerwandabschnitts 38 können höhere Temperaturen in der Brennkammer 11 zugelassen werden ohne eine Überschreitung einer kritischen Temperatur des Arbeitsmediums befürchten zu müssen. Der Anteil an rezirkuliertem Rauchgas R und auch der Sauerstoffverbrauch kann minimal gehalten werden.
Die Erfindung betrifft einen Zwangdurchlaufdampferzeuger 10 und ein Verfahren zu dessen Betrieb. Der Zwangdurchlaufdampferzeuger 10 weist eine Brennkammer 11 mit einer Brenneranordnung 20 auf. In die Brennkammer 11 bzw. zu der Brenneranordnung 20 werden ein Brennstoff B und ein Gemisch G aus reinem Sauerstoff und Rauchgas R zur Verbrennung zugeführt. An die Brennkammer 11 schließt sich in Strömungsrichtung S des Rauchgases R ein von einer Umfassungswand 17 begrenzter Rauchgaszug 27 und daran ein Rauchgaskanal 26 an. Das Rauchgas R für das Sauerstoff-Rauchgas-Gemisch G wird über eine Rauchgasrückführungsleitung 28 aus dem Rauchgaskanal 26 zurückgeführt. Der Zwangdurchlaufdampferzeuger 10 wird mithin im so genannten Oxyfuel-Verfahren betrieben. Im Rauchgaszug 27 sind mehrere Zusatzheizflächen 35 angeordnet. Zwischen der Brenneranordnung 20 und den Zusatzheizflächen 35 ist in der Brennkammer 11 eine Wandheizflächenanordnung 36 vorgesehen, die einen Brennkammerwandabschnitt 38 der die Brennkammer 11 begrenzenden Brennkammerwand 12 zumindest teilweise abdeckt. Die Wandheizflächenanordnung 36 weist hierfür mehrere Wandheizflächen 37 auf, die am jeweils zugeordneten Segment des Brennkammerwandabschnitts 38 anliegen. Die Wandheizflächenanordnung 36 wird vom Arbeitsmedium A durchströmt und fuhrt auf diese Weise thermische Energie aus dem Rauchgas R ab, um die Erhitzung des Arbeitsmediums A in den Wandrohren der Brennkammer 11 sowie dem Rauchgaszug 27 und damit Wandrohrtemperaturen im Kesseloberteil zu begrenzen.
Bezugszeichenliste

10: Zwangdurchlaufdampferzeuger
11: Brennkammer
12: Brennkammerwand
13: Brennkammerwandrohr
15: Einspeisestelle
16: Steg
17: Umfassungswand
18: Brennkammertrichter
20: Brenneranordnung
21: Brenner
22: Zufuhrleitung
23: Sauerstoffvorrat
24: Übergangsstelle
25: Rauchgasaufbereitungseinheit
26: Rauchgaskanal
27: Rauchgaszug
28: Rauchgasrückführungsleitung
29: Einstelleinrichtung
30: Vormischer
35: Zusatzheizfläche
36: Wandheizflächenanordnung
37: Wandheizfläche
38: Brennkammerwandabschnitt
39: Unterseite
40: Oberseite
43: Heizflächenrohre
44: Zwischenraum
A: Arbeitsmedium
B: Brennstoff
E: Ebene
G: Sauerstoff-Rauchgas-Gemisch
H: Höhe der Wandheizflächenanordnung 36
R: Rauchgas
S: Strömungsrichtung
U: Umfangsrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Kraftwerkstechnik zur Nutzung fossiler, regenerativer und nuklearer Energiequellen”, Prof.-Ing. Karl Strauß, Springerverlag, 2. Auflage 1994, Kapitel 4.4.2.4, Seiten 171–174 [0005]
Spezifikation A 213 /A 213M-09a der ASTM International, West Conshohocken, USA [0008]
VdTÜV-Werkstoffblatt 511/2, Ausgabe 06.2001 [0008]
Normblatt DIN EN 10216-2, Ausgabe Oktober 2007 [0008]

Claims

Zwangdurchlaufdampferzeuger (10) mit einer Brennkammer (11), die von einer gasdichten Brennkammerwand (12) begrenzt wird, wobei die Brennkammerwand (12) mehrere miteinander verbundene Brennkammerwandrohre (13) aufweist, die von einem Arbeitsmedium (A) durchströmt werden und die aus einer warmfesten Stahllegierung mit einem Chromanteil von 1,9 bis 2,6 at% bestehen, mit einem sich an die Brennkammer (11) in Strömungsrichtung (S) des Rauchgases (R) anschließenden Rauchgaszug (27), der von einer Umfassungswand (17) mit mehreren vom Arbeitsmedium (A) durchströmten Umfassungswandrohren begrenzt ist, die aus einer warmfesten Stahllegierung mit einem Chromanteil von 1,9 bis 2,6 at% bestehen, mit einer wenigstens einen Brenner (21) aufweisenden, in der in der Brennkammer (11) angeordneten Brenneranordnung (20), mit wenigstens einer vom Arbeitsmedium (A) durchströmten Zusatzheizfläche (35), die im Rauchgaszug (27) angeordnet ist, mit wenigstens einer an die Brenneranordnung (20) und/oder die Brennkammer (11) angeschlossenen Zufuhrleitung (22), wobei Sauerstoff (O₂) und Rauchgas (R) separat oder gemeinsam über die wenigstens eine Zufuhrleitung (22) zugeführt werden, um ein Sauerstoff-Rauchgas-Gemisch (G) zu erhalten, und mit einer vom Arbeitsmedium (A) durchströmten Wandheizflächenanordnung (36), die in Strömungsrichtung (S) des Rauchgases (R) in der Brennkammer (11) zwischen der Brenneranordnung (20) und der wenigstens einen Zusatzheizfläche (35) angeordnet ist und einen Brennkammerwandabschnitt (38) zumindest teilweise abdeckt.
Zwangdurchlaufdampferzeuger (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandheizflächenanordnung (36) den Brennkammerwandabschnitt (38) in Umfangsrichtung (U) teilweise oder im Wesentlichen vollständig abdeckt.
Zwangdurchlaufdampferzeuger (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Zufuhrleitung (22) mit einem Sauerstoffvorrat (23) fluidisch verbunden ist.
Zwangdurchlaufdampferzeuger (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Zufuhrleitung (22) mit einer Rauchgasrückführungsleitung (28) fluidisch verbunden ist.
Zwangdurchlaufdampferzeuger (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Stahllegierung der Brennkammerwandrohre (13) und/oder der Umfassungswandrohre um eine ferritische Stahllegierung handelt und insbesondere um die Stahllegierung T23 und/oder T24.
Zwangdurchlaufdampferzeuger (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandheizflächenanordnung (36) durch das Rauchgas (R) in der Brennkammer (11) nur einseitig beheizt ist.
Zwangdurchlaufdampferzeuger (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandheizflächenanordnung (36) mehrere sich in Umfangsrichtung (U) der Brennkammer (11) aneinander anschließende Wandheizflächen (37) aufweist, die sich jeweils in einer Ebene erstrecken.
Zwangdurchlaufdampferzeuger (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Wandheizfläche (37) aus mehreren Heizflächenrohren (43) besteht, die aneinander anliegen oder unter Bildung von kleinen Zwischenräumen im Abstand von maximal 2 cm nebeneinander verlaufen.
Zwangdurchlaufdampferzeuger (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in Umfangsrichtung (U) aneinander anschließenden Wandheizflächen (37) aneinander anstoßen oder unter Bildung von kleinen Zwischenräumen (44) im Abstand von maximal 30 cm aneinander angrenzen.
Zwangdurchlaufdampferzeuger (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandheizflächenanordnung (36) aus einer martensitischen Stahllegierung mit einem Chromanteil von 9 bis 12 at% und/oder austenitischen Stahllegierung mit einem Chromanteil von bis zu 25 at% und/oder einer Nickel-Basis-Legierung mit einem Chromanteil von 20 bis 30 at% besteht.
Zwangdurchlaufdampferzeuger (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandheizflächenanordnung (36) zumindest an ihrer der Brenneranordnung (20) zugeordneten Unterseite (39) an der Brennkammerwand (12) anliegt.
Zwangdurchlaufdampferzeuger (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandheizflächenanordnung (36) über ihre gesamte Höhe (H) in Strömungsrichtung (S) des Rauchgases an der Brennkammerwand (12) anliegt.
Zwangdurchlaufdampferzeuger (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoff einen Anteil von 18 bis 40 Vol% und vorzugsweise von 21 bis 30 Vol% am Gesamtvolumen des der Brennkammer (11) und/oder der Brenneranordnung (20) zugeführten Sauerstoff-Rauchgas-Gemisches (G) aufweist.
Verfahren zum Betreiben eines Zwangdurchlaufdampferzeugers (10), der eine Brennkammer (11) mit einer Brenneranordnung (20) aufweist, die von einer gasdichten Brennkammerwand (12) begrenzt wird, wobei die Brennkammerwand (12) mehrere miteinander verbundene Brennkammerwandrohre (13) aufweist, die aus einer warmfesten Stahllegierung mit einem Chromanteil von 1,9 bis 2,6 at% bestehen, der einen sich in Strömungsrichtung (S) des Rauchgases (R) an die Brennkammer (11) anschließenden Rauchgaszug (27) aufweist, der von einer Umfassungswand (17) mit mehreren vom Arbeitsmedium (A) durchströmten Umfassungswandrohren begrenzt ist, die aus einer warmfesten Stahllegierung mit einem Chromanteil von 1,9 bis 2,6 at% bestehen, der wenigstens eine im Rauchgaszug (27) angeordnete Zusatzheizfläche (35) aufweist, und der einer Wandheizflächenanordnung (36) aufweist, die in Strömungsrichtung (S) des Rauchgases (R) zwischen der Brenneranordnung (20) und der wenigstens einen Zusatzheizfläche (35) angeordnet ist und einen Brennkammerwandabschnitt (38) zumindest teilweise abdeckt, mit folgenden Schritten: Durchströmen der Brennkammerwandrohre (13), der Umfassungswandrohre, der Zusatzheizfläche (35) und der Wandheizflächenanordnung (36) mit einem Arbeitsmedium (A), Zuführen von Sauerstoff (O₂) und Rauchgas (R) zur Brenneranordnung (20) und/oder in die Brennkammer (11) und verbrennen eines Brennstoffs (B), wobei das Sauerstoff-Rauchgas-Gemisch (G) als Oxydant dient.