DE1938221A1

DE1938221A1 - Pressure vessel for steam generation

Info

Publication number: DE1938221A1
Application number: DE19691938221
Authority: DE
Inventors: Rossmaier Dr-Ing Viktor
Original assignee: AEG Kanis Turbinenfabrik GmbH
Current assignee: Alstom Power Turbinen GmbH
Priority date: 1969-07-24
Filing date: 1969-07-24
Publication date: 1971-02-04

Description

Druckkessel zur Damferzeuung Die Erfindung betrifft einen Druckkessel zur Dampferzeugung, bei dem die Verbrennung des Brennstoffes mit von einem Kompressor verdichteter Luft erfolgt. Pressure vessel for steam generation The invention relates to a pressure vessel for steam generation, in which the combustion of the fuel is carried out by a compressor compressed air takes place.

Solche Druckkessel zur Dampferzeugung sind bekannt und werden insbesondere bei kombinierten Dampf-Gasturbinenanlagen verwendet, bei denen die unter Überdruck stehenden Rauchgase des Druckkessels in einer Gasturbine, die zum Antrieb des Luftverdichters und/oder zur Erzeugung von Nutzleistung dient, entspannt werden. Der Vorteil eines solchen Kessels liegt in seinen kurzen Abmessungen und in seiner relativ hohen Leistung. Die im Bereich der Flammen liegenden Wasserrrohre sind jedoch thermisch besonders hoch belastet und die Gefahr des "Durchbrennens" dieser Rohre infolge der hohen Wärmebelastung bedingt, daß der Kessel zum Zwecke der Brennrallmkuhlung mit hohem Luftüberschuß gefahren wird. Anstelle eines notwendigen Luftüberschusses von min = 1,05 wird daher mit Werten von TU = 1,5 gearbeitet. Die Folge davon ist, daß sowohl der Luftverdichter als auch die diesen antreibende Gasturbine für diesen großen Luftüberschuß ausgelegt werden müssen, so daß die Anlagekosten sehr hoch werden.Such pressure vessels for steam generation are known and are in particular used in combined steam-gas turbine systems where the under pressure standing flue gases from the pressure vessel in a gas turbine that drives the air compressor and / or is used to generate useful power, be relaxed. The advantage of one such a boiler lies in its short dimensions and its relatively high performance. However, the water pipes in the area of the flames are thermally special highly loaded and the risk of "burning through" them Pipes as a result the high heat load means that the boiler for the purpose of Brennrallmkuhlung is driven with a high excess of air. Instead of a necessary excess of air from min = 1.05, values of TU = 1.5 are used. The consequence of this is that both the air compressor and the gas turbine driving it for this large excess air must be designed, so that the investment costs are very high will.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß infolge des hohen Anteils der unverbrannten Luft im Rauchgas das Arbeitsmittel der Gasturbine einen schlechten cp-Wert aufweist, so daß die Leistungsausbeute der Gasturbine nicht sehr hoch ist.Another disadvantage is that due to the high proportion the unburned air in the flue gas, the working fluid of the gas turbine has a bad effect Has cp value, so that the power output of the gas turbine is not very high.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu vermeiden und die Möglichkeit zu schaffen, den Druckkessel mit einem niedrigeren Luftüberschuß zu fahren.The invention has set itself the task of avoiding these disadvantages and the possibility of creating the pressure vessel with a lower excess of air to drive.

Die Lösung dieser Aufgabe gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Wasserrohre im Bereich der thermisch höchstbelasteten Stellen des Kessels mit an sich bekannten, im wesentlichen in Achsrichtung verlaufenden Innenrippen versehen sind.The solution to this problem according to the invention is that the Water pipes in the area of the most thermally stressed parts of the boiler known inner ribs extending essentially in the axial direction are.

In weiterer vorteilhafter Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Innenrippen gegenüber der Rohrachsrichtung eine Steigung aufweisen.In a further advantageous embodiment of the invention it is proposed that that the inner ribs have a slope with respect to the pipe axis direction.

Infolge der gemäß der Erfindung vorgesehenen Verwendung der an sich bekannten Innenrippenrohre im Bereich der thermisch höchstbelasteten Stellen des Druckkessels, d.h.As a result of the use provided according to the invention per se known inner finned tubes in the area of the most thermally stressed areas of the Pressure vessel, i.e.

im Bereich der Flammen, wird gewährleistet, daß in diesem kritischen Bereich eine höhere Wärmebelastung der Wasserrohre zulässig ist. Dies ergibt sich aus der größeren Innenfläche der Rohre, die höhere Wärmedurchgangsziffern an den Rohren zur Folge haben, so daß die Gefahr des Durchbrennens verringert wird. Da die Innenrippen gegenüber der Rohrachsrichtung eine Steigung aufweisen, die Innenrippen also eine Art Schraubenfläche bilden, wird erreicht, daß die an der Rohrinnenfläche sich bildenden Dampfblasen durch das nachströmende Wasser besser weggespült werden können.in the area of the flames, it is guaranteed that in this critical Area a higher thermal load on the water pipes is permitted. This arises from the larger inner surface of the tubes, the higher heat transfer coefficients to the Tubes result, so that the risk of burnout is reduced. There the inner ribs have a slope with respect to the tube axis direction, the inner ribs thus form a kind of screw surface, it is achieved that the on the pipe inner surface steam bubbles that form can be better washed away by the inflowing water can.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht folglich darin, da3 wegen der höheren zulässigen Wärmebelastung der Wasserrohre im kritischen Bereich der Druckkessel der Kessel mit einem geringeren Luftüberschuß betrieben werden kann.The main advantage of the invention is therefore that because of the higher permissible heat load on the water pipes in the critical area the pressure vessel the boiler can be operated with a lower excess of air.

Der Einsatz solcher kostspieligen Innenrippenrohre ist dabei auf den kritischen Bereich des Kessels beschränkt.The use of such expensive inner finned tubes is on the critical area of the boiler.

Auch schon im Betrieb befindliche Kessel können auf diese Weise ausgerüstet werden.Boilers that are already in operation can also be equipped in this way will.

Neben der Vermeidung von Schäden ergibt sich wegen des niedrigeren Luftüberschusses eine geringere aufzubringende Förderleistung des Verdichters und durch den höheren Wert sowie das höhere Temperaturniveau des Rauchgases überraschenderweise eine bessere Gasturbinenleistung.In addition to avoiding damage results because of the lower Excess air a lower delivery rate to be applied by the compressor and surprisingly, due to the higher value and the higher temperature level of the flue gas better gas turbine performance.

In der einzigen Figur der Zeichnung ist ein Querschnitt durch den Abschnitt eines Kesselrohres (1), der sich in der kritischen Kesselzone, wo die Wasserrohre thermisch am höchsten belastet sind, befindet, dargestellt. Darin sind mit (2) die im wesentlichen in Richtung der Rohrachse, aber in diesem Fall mit einer gewissen Steigung, entsprechend dem eingezeichneten Winkel bei (3) an der Innenwand des Rohres verlaufenden Rippen bezeichnet. Außerhalb dieses Abschnittes sinddie Rippen nicht vorhanden.In the single figure of the drawing is a cross section through the Section of a boiler tube (1) located in the critical boiler zone where the Water pipes are thermally most heavily loaded, is shown. Are in it with (2) which is essentially in the direction of the pipe axis, but in this case with a certain slope, corresponding to the angle shown at (3) on the inner wall of the pipe running ribs. Outside of this section are the Ribs absent.

4 Seiten Beschreibung 2 Patentansprüche 1 Blatt Zeichnungen mit 1 Figur4 pages description 2 patent claims 1 sheet of drawings with 1 figure

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e.) Pressure vessel for steam generation, at the combustion of the fuel with air compressed by a compressor takes place, characterized in that the water pipes in the region of the most thermally stressed Places of the boiler with known, essentially extending in the axial direction Inner ribs are provided.

2. Pressure vessel according to claim 1, characterized in that the inner ribs have a slope with respect to the pipe axis direction.

L e rs e i t e