DE1301428B - Forced once-through steam generator with main combustion and low-fire combustion - Google Patents
Forced once-through steam generator with main combustion and low-fire combustionInfo
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- F23C2700/00—Special arrangements for combustion apparatus using fluent fuel
- F23C2700/06—Combustion apparatus using pulverized fuel
- F23C2700/066—Other special arrangements
Description
Die Erfindung betrifft einen Zwangdurchlaufdampferzeuger, in dessen Brennkammer außer einer Hauptfeuerung eine im wesentlichen räumlich zentrale Kleinstlastfeuerung angeordnet ist.The invention relates to a once-through steam generator, in the combustion chamber except one Main combustion an essentially spatially central small-load combustion is arranged.
Es ist eine Dampferzeugungsanlage mit in den Brennkammerecken angeordneten Schwenkbrennern bekannt, mit deren Hilfe das Feuer in der Brennkammer in deren Achsrichtung verlagert werden kann, um die Dampfaustrittstemperatur des Hochdrucküberhitzers zu regem. Auch wenn man durch Drosseln der Brennstoffzufuhr zu den Schwenkbrennern den Betrieb an kleinere Lasten anpassen würde, könnte damit kein Kleinstlastbetrieb in für die Brennkammerbohrung gefahrloser Weise durchgeführt werden, weil wegen der Anordnung der Brenner in den Brennkammerecken auch bei kleinstem Feuer auf die in unmittelbarer Nähe der Brenner befindlichen Rohre mehr Wärme einfällt als auf die von den Brennern weiter weg befindlichen Rohre. Diese »sehen« das Feuer unter einem kleineren Raumwinkel als die ao ersterwähnten Rohre. Kleinstlastbetrieb liegt z. B. vor, wenn der Dampferzeuger zum Ausgleich des Tagesenergiebedarfs über Nacht mit geringer Last durchgefahren werden muß.It is a steam generation system with swivel burners arranged in the combustion chamber corners known, with the help of which the fire in the combustion chamber can be shifted in the axial direction to the steam outlet temperature of the high-pressure superheater is too lively. Even if you go through throttles the fuel supply to the swivel burners would adapt operation to smaller loads so that no low-load operation is carried out in a manner that is safe for the combustion chamber bore, because because of the arrangement of the burners in the combustion chamber corners, the in The pipes located in the immediate vicinity of the burners receive more heat than those from the burners pipes further away. These "see" the fire at a smaller solid angle than the ao the first mentioned pipes. Low load operation is z. B. before when the steam generator to compensate for the Daytime energy needs must be driven through overnight with a low load.
Die Erfindung geht deshalb aus von der eingangs vorausgesetzten Anordnung einer besonderen räumlich zentralen Kleinstlastfeuerung, deren Feuer von allen Punkten der Brennkammerwand etwa unter dem gleichen Raumwinkel gesehen wird, so daß bei Kleinstlastbetrieb auf alle Brennkammerwandrohre etwa gleich viel Wärme einfällt. Es hat sich dabei aber gezeigt, daß sich bei Kleinstlastbetrieb von der Kleinstlastfeuerung ausgehende heiße Gassträhnen bilden, die die Berohrung der Brennkammerdecke oder gegebenenfalls von dort in die Brennkammer ragende Schottwandheizflächen gefährden, zumal die Arbeitsmittelströmung in den Rohren der geringen Feuerleistung entsprechend klein gehalten wird.The invention is therefore based on the initially presupposed arrangement of a particular spatial arrangement central low-load combustion, whose fire from all points of the combustion chamber wall approximately below the same solid angle is seen, so that in low-load operation on all combustion chamber wall tubes about the same amount of heat enters. It has been shown, however, that the Low-load firing forms outgoing hot gas strands that line the combustion chamber ceiling or bulkhead heating surfaces protruding from there into the combustion chamber endanger, especially since the Working medium flow in the tubes of the low fire output is kept correspondingly small.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dampferzeuger der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem bei Kleinstlastbetrieb eine Bildung von heißen Gassträhnen vermieden ist. Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß an die Kleinstlastfeuerung eine an sich bekannte Rauchgasrückführleitung angeschlossen ist und daß an der Kleinstlastfeuerung ein Organ vorgesehen ist, das das rückgeführte Rauchgas oberhalb des Feuers der Kleinstlastfeuerung im wesentlichen radial nach außen gleichmäßig verteilt. Hierdurch wird erreicht, daß der in der Kleinstlastfeuerung entstehende heiße Gasstrom durch Zumischen von rückgeführtem Rauchgas gekühlt wird und zugleich über den Querschnitt am Eintritt des Gases in die Berührungsheizfläche oder gegebenenfalls in die Schottwandheizfläche gleichmäßig verteilt auf diese Heizflächen trifft. Durch die Erfindung wird also auf einfache Weise die Bildung heißer Gassträhnen vermieden, ebenso die damit verbundenen Gefahren für die Heizflächen. Außerdem kann man mit der erfindungsgemäßen Anordnung den Wiederhochfahrvorgang des Dampferzeugers nach dem Nachtbetrieb unterstützen, so daß dieser Vorgang beschleunigt abläuft.The invention is based on the object of creating a steam generator of the type mentioned at the beginning, in which the formation of hot gas strands is avoided during low-load operation. This is resolved Task in that a known flue gas return line is connected to the low-load firing system is and that an organ is provided at the low-load combustion, which is returned Flue gas above the fire of the low-load combustion essentially radially outwards uniformly distributed. This ensures that the hot gas flow generated in the low-load firing system passes through Admixing of recirculated flue gas is cooled and at the same time over the cross section at the inlet of the gas is evenly distributed in the contact heating surface or, if necessary, in the bulkhead heating surface meets these heating surfaces. The invention thus enables the formation of hot gas strands in a simple manner avoided, as well as the associated dangers for the heating surfaces. Besides, you can with the arrangement according to the invention, the restarting process of the steam generator after Support night operation so that this process is accelerated.
Die Rückführung von Rauchgas in die Brennkammer eines Dampferzeugers ist an sich bekannt. Hierbei wird durch das rückgeführte Rauchgas der Wärmeübergang auf das Arbeitsmittel beeinflußt, um die Endtemperatur des Heißdampfes zu regeln. Die bekannte Rauchgasrückführung kann das der Erfindung zugrunde liegende Problem nicht lösen, weil durch die bekannte Maßnahme das Feuer der Kleinstlastfeuerung in Richtung der Brennkammerachse konzentriert würde. Wesentlich für die Erfindung ist dagegen, eine möglichst gleichmäßige Verteilung des heißen Gases der Kleinstlastfeuerung auf den Querschnitt am Eintritt in die Schottwand- oder Berührungsheizflächen zu erreichen.The recirculation of flue gas into the combustion chamber of a steam generator is known per se. Here the heat transfer to the working medium is influenced by the recirculated flue gas in order to to regulate the final temperature of the superheated steam. The known flue gas recirculation can do that of the invention The underlying problem cannot be solved because the known measure causes the low-fire combustion would be concentrated in the direction of the combustion chamber axis. What is essential for the invention, on the other hand, is a uniform distribution of the hot gas of the low-fire combustion over the cross-section at the entrance to the bulkhead or contact heating surfaces.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigtAn embodiment of the invention is explained in the following description with reference to the drawing. It shows
Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch einen Dampferzeuger mit einer in der Brennkammermitte fest angeordneten Kleinstlastfeuerung, Fig. 1 is a schematic representation of a longitudinal section by means of a steam generator with a low-load combustion fixed in the middle of the combustion chamber,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Kleinstlastfeuerung in größerem Maßstab als in F i g. 1 undFig. 2 is a longitudinal section through the low-fire combustion on a larger scale than in FIG. 1 and
Fig. 3 ein Diagramm, das über der Last des Dampferzeugers den Verlauf der Leistung der Feuerungen zeigt.Fig. 3 is a diagram showing the load of the Steam generator shows the course of the performance of the furnaces.
Bei dem Dampferzeuger gemäß Fig. 1 ist die rechteckigen Querschnitt aufweisende Brennkammer 1 mit Rohren 2 ausgekleidet, die die Verdampferheizfläche bilden. Im oberen Teil der Brennkammer sind Schottwandheizflächen 46 angeordnet, die von Hochdruckdampf oder von teilentspanntem Dampf durchströmt werden und dementsprechend Überhitzer- oder Zwischenüberhitzerheizflächen sind. Im Rauchgaszug 11 des Dampferzeugers sind in bekannter Weise Heizflächen 14,15,16 und 17 angebracht, die z. B. als weitere Überhitzerheizflächen oder Zwischenüberhitzerheizflächen und als Economiserheizflächen dienen. In den vier Ecken der Brennkammer 1 sind Brenner 3 angeordnet, die die Hauptfeuerung bilden. In der Mitte des Brennkammerraums befindet sich eine als Ganzes mit 5 bezeichnete Kleinstlastfeuerung, die über eine Leitung 6 mit Ventil 18 Brennstoff, z. B. öl, und über eine Leitung 7 mit Ventil 19 Luft zugeführt erhält. Die Kleinstlastfeuerung 5 ist fest in der Brennkammer 1 angeordnet, und ihr in die Brennkammer ragender Teil ist mit einer Rohrwendel 4 umgeben, durch die ein Kühlmittel fließt. Die Kühlmittelzu- und -abfuhr der Rohrwendel ist mit den Bezugszeichen 8 und 9 angedeutet. Als Kühlmittel wird zweckmäßigerweise Wasser verwendet, das aus dem Arbeitsmittelkreislauf des Dampferzeugers stammt, indem die Rohrwendel z. B. zur Economiserheizfläche parallel geschaltet wird. An die Kleinstlastfeuerung 5 ist eine vom Rauchgaszug 11 abzweigende Rauchgasrückführleitung 10 angeschlossen. Das Rauchgas wird mittels eines in der Leitung 10 angeordneten Gebläses 12 der Kleinstlastfeuerung 5 zugeführt und die Menge des Rauchgases mittels eines Ventils 13 eingestellt. ;In the steam generator according to FIG. 1, the combustion chamber is rectangular in cross section 1 lined with tubes 2 that form the evaporator heating surface. In the upper part of the combustion chamber Partition wall heating surfaces 46 are arranged, which are operated by high-pressure steam or partially expanded Steam are flowed through and are accordingly superheater or reheater heating surfaces. In the flue gas 11 of the steam generator heating surfaces 14,15,16 and 17 are attached in a known manner, the z. B. as additional superheater heating surfaces or intermediate superheater heating surfaces and as economiser heating surfaces to serve. In the four corners of the combustion chamber 1 burners 3 are arranged, which form the main furnace. In the middle of the combustion chamber space there is a low-load combustion system designated as a whole with 5, which via a line 6 with valve 18 fuel, e.g. B. oil, and via a line 7 with valve 19 receives air supplied. the Low-load combustion 5 is fixedly arranged in the combustion chamber 1, and it protrudes into the combustion chamber Part is surrounded by a coiled tubing 4 through which a coolant flows. The coolant supply and -Discharge of the coiled tubing is indicated with the reference numerals 8 and 9. Used as a coolant expediently used water from the working fluid circuit of the steam generator comes by the coiled tubing z. B. is connected in parallel to the economiser heating surface. To the Low-load firing 5 is connected to a flue gas return line 10 branching off from the flue gas flue 11. The flue gas is fed to the low-load combustion system 5 by means of a fan 12 arranged in the line 10 and the amount of flue gas is adjusted by means of a valve 13. ;
Die konstruktiven Einzelheiten der Kleistlastfeuerung ergeben sich aus F i g. 2, in der das obere Ende der Verbrennungsluftleitung 7 als Rohrmantel zu erkennen ist, der von der Kühlrohrwendel 4 umgeben ist. Innerhalb des Rohrmantels 7 befindet sich das letzte Stück der Rauchgasrückführleitung 10, die an ihrem oberen Ende eingeschnürt ist. Das eingeschnürte Ende ist mit dem Ende des Rohrmantels 7 über einen kegeligen Mantel verbunden, in dem gleichmäßig über den Umfang verteilt vier Brenner 22 angebracht sind. Jeder Brenner 22 ist von konzentrischen Luftleitblechen 23 umgeben, die verstellbar sein können. Die Brennstoffzuführleitung 6 er-The structural details of the Kleistlastfeuerung result from F i g. 2, in which the top end the combustion air line 7 can be seen as a pipe jacket which is surrounded by the cooling tube coil 4. Inside the pipe jacket 7 is the last piece of the flue gas return line 10, which is constricted at its upper end. The constricted End is connected to the end of the pipe jacket 7 via a conical jacket in which Four burners 22 are attached evenly distributed over the circumference. Each burner 22 is concentric Surrounding air baffles 23, which can be adjustable. The fuel supply line 6
streckt sich in den Ringraum zwischen dem Rohrmantel? und der Rauchgasrückführleitung 10 und mündet in eine Ringleitung 25, von der zu jedem Brenner 22 eine Zuführleitung 24 abzweigt. Das obere eingeschnürte Ende der Rauchgasleitung 10 ist durch ein Tellerventil 33 verschließbar, das mit seinem Schaft 20 in zwei Lagern 31 und 32 geführt ist.extends into the annulus between the pipe jacket? and the flue gas return line 10 and opens into a ring line 25, from which to each Burner 22 branches off a feed line 24. The upper constricted end of the flue gas line 10 is can be closed by a poppet valve 33, which is guided with its shaft 20 in two bearings 31 and 32.
Diese Lager werden über vier radiale Wände 30 gehalten, die vor der Einschnürung der Leitung 10 in dieser befestigt sind. Zwischen dem Lager 32 und dem freien Ende des Ventilschafts 20 ist eine Feder 34 vorgesehen, die auf das Tellerventil 33 in schließendem Sinne wirkt. Von der Rauchgasrückführleitung 10 zweigen ungefähr auf halber Höhe des in die Brennkammer ragenden Rohrmantels 7 radiale Rohre 36 ab, die in einen Ringkanal 35 münden, der sich ringsum innerhalb des Rohrmantels 7 erstreckt. Im Rohrmantel 7 sind im Bereich des Ringkanals 35 Löcher 37 vorgesehen, durch die Rauchgas austreten kann, das dann an der Rohrwendel 4 vorbei nach oben strömt.These bearings are held by four radial walls 30, which in front of the constriction of the line 10 in these are attached. Between the bearing 32 and the free end of the valve stem 20 is a spring 34 is provided, which acts on the poppet valve 33 in a closing sense. From the flue gas return line 10 branch approximately halfway up the pipe jacket 7 protruding into the combustion chamber Pipes 36 which open into an annular channel 35 which extends all around within the pipe jacket 7. In the pipe jacket 7 35 holes 37 are provided in the area of the annular channel, through which flue gas exit can, which then flows past the coiled tubing 4 upwards.
Bei Normallast des Dampferzeugers sind nur die Eckenbrenner 3 der Hauptfeuerung in Betrieb, während die Kleinstlastfeuerung 5 abgeschaltet ist. Die Kleinstlastfeuerung wird dabei durch das durch die Rohrwendel 4 strömende Kühlmittel geschützt. Gegebenenfalls kann als weiterer Schutz eine geringe Menge Kühlluft in Richtung des Pfeils 27 durch den Ringraum zwischen Rohrmantel 7 und Rauchgasrückführleitung 10 geleitet werden; sie dient nach Durchtritt durch die Luftleitbleche 23 als Sekundärluft in der Brennkammer 1. Ferner kann während dieses Betriebs — also bei abgestellten Brennern 22 — zum Kühlen Rauchgas durch die Leitung 10 der Kleinstlastfeuerung strömen. Gemäß Fig. 3 bleibt die Hauptfeuerung bis etwa 35 % der Normallast des Dampferzeugers hinunter allein in Betrieb (Fläche B). Bei Unterschreiten dieser Last wird die Kleinstlastfeuerung 5 gezündet, und gleichzeitig wird die Hauptfeuerung, von der dann nur noch die oberste Reihe der Eckenbrenner 3 in Betrieb ist, brüsk zurückgenommen. Bei weiterer Verkleinerung der Last wird dann die Hauptfeuerung ganz abgeschaltet, so daß dann die Kleinstlastfeuerung 5 allein in Betrieb ist, deren Leistung entsprechend der Fläche A in F i g. 3 noch weiter verkleinert werden kann, indem die Brennstoffzufuhr mit Hilfe des Ventils 18 verändert wird. Das durch die Rückführleitung 10 strömende Rauchgas drückt das Tellerventil 33 auf und wird durch dieses oberhalb des Feuers der Brenner 22 radial nach außen gleichmäßig verteilt (Pfeile 28). Je nach der Stellung des Tellerventils 33 verändert der sich über das Feuer ausbreitende Rauchgasschleier seine Lage. Damit wird verhindert, daß von der Kleinstlastfeuerung 5 aus heiße Gassträhnen einzelne Schottwände oder Teile davon unzulässig stark beheizen. Durch die Feder 34 wird auch bei einer sehr kleinen rückgeführten Rauchgasmenge eine ausreichende minimale Ausströmgeschwindigkeit gewährleistet. When the steam generator is under normal load, only the corner burners 3 of the main furnace are in operation, while the low-load furnace 5 is switched off. The low-load firing is protected by the coolant flowing through the coiled tubing 4. If necessary, as a further protection, a small amount of cooling air can be passed in the direction of arrow 27 through the annular space between pipe jacket 7 and flue gas return line 10; after passing through the air baffles 23, it serves as secondary air in the combustion chamber 1. Furthermore, during this operation - that is, when the burners 22 are switched off - flue gas can flow through the line 10 of the low-load combustion for cooling. According to FIG. 3, the main firing system remains in operation alone down to about 35% of the normal load of the steam generator (area B). If the load falls below this, the low-fire burner 5 is ignited, and at the same time the main burner, of which only the top row of corner burners 3 is then in operation, is abruptly withdrawn. When the load is reduced further, the main combustion system is switched off completely, so that the low-level combustion system 5 is then only in operation, the output of which corresponds to the area A in FIG. 3 can be made even smaller by changing the fuel supply with the aid of the valve 18. The flue gas flowing through the return line 10 presses open the poppet valve 33 and is evenly distributed by this above the fire of the burners 22 radially outwards (arrows 28). Depending on the position of the poppet valve 33, the smoke gas curtain spreading over the fire changes its position. This prevents hot gas strands from heating individual bulkheads or parts thereof in an inadmissibly strong manner from the low-load firing system 5. The spring 34 ensures a sufficient minimum outflow velocity even with a very small amount of recirculated flue gas.
Nach einem anderen Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, die Stellung des Tellerventils 33 von Hand oder in Abhängigkeit einer im Bereich des Brennkammerendes gemessenen Temperatur zu beeinflussen. Zu diesem Zweck wird eine Temperaturmeßstelle, z. B. bei 95, an einer der Schottwandheizflächen 46 vorgesehen.According to another embodiment, it is also possible to change the position of the poppet valve 33 from Manually or depending on a temperature measured in the area of the combustion chamber end. For this purpose, a temperature measuring point, e.g. B. at 95, on one of the bulkhead heating surfaces 46 provided.
Claims (3)
Applications Claiming Priority (1)
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