DE19510033C2

DE19510033C2 - Zwangsdurchlauf-Dampferzeuger, insbesondere für einen Gleitdruckbetrieb

Info

Publication number: DE19510033C2
Application number: DE19510033A
Authority: DE
Inventors: Melvin John Albrecht
Original assignee: Babcock and Wilcox Co
Current assignee: Babcock and Wilcox Co
Priority date: 1994-05-25
Filing date: 1995-03-20
Publication date: 1999-10-14
Anticipated expiration: 2015-03-21
Also published as: RU2139472C1; JPH0842805A; DE19510033A1; CN1084458C; CA2146610A1; IT1278043B1; RU95108229A; US5390631A; JP2989520B2; ITRM950141A1; KR0163641B1; ITRM950141A0; CA2146610C; CN1113306A; KR950033397A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Kessel oder Dampferzeuger zur Erzeugung elektrischer Energie, und insbesondere auf eine neue und nützliche Auslegung eines Gleitdruck-Zwangsdurchlaufkessels unter Verwendung sowohl einer eingängigen, als auch einer mehrgängigen gerippten Verrohrung.

Im Kraftwerksbereich sind Zwangsdurchlaufkessel seit 1926 eingesetzt worden. Die Auslegung des Zwangsdurchlaufkessels umfaßt Vorkehrungen für den Gleitdruck betrieb, um sich auf den überkritischen Dampfdruck einzustellen. Wie in Fig. 1 dargestellt, stellt eine Speisewasserpumpe 8 für das System 10 das gesamte Druckgefälle zur Verfügung, um das Wasser durch einen Speisewasservorwärmer 11, einen Verdampfer 12 und einen Überhitzer 14 zu drücken, der in Verbindung mit einem Wasserabscheider 13 verwendet werden kann. Das Wasser wird kontinuierlich bis Erreichen des Trockenzustandes verdampft und dann ohne irgendeine Dampf- Wasser-Trennung überhitzt. Dieses Umwälz-Kreislaufverfahren ist bei allen Betriebsdrücken anwendbar, d. h. beim überkritischen Druck (größer als 3208 psia) und beim unterkritischen Druck (unter 3208 psia). Typischerweise verwendet das System 10 eine Heizraum-Spiralverrohrung für den Verdampfer 12, weil eine Steilrohrverlegung gegen Stauchungen und ungleichmäßige Rohr-Rohr-Erwärmung empfindlicher ist. Allerdings werden für das Anfahren und den Schwachlastbetrieb nach wie vor spezielle Bypass-Systeme benötigt.

Um die Anfahr- und die Schwachlastbetriebsbedingungen miteinander in Einklang zu bringen, sind Zwangsdurchlauf-Kesselschaltungen mit überlagerten Umlauf systemen 10a und 10b benutzt worden, und sie sind in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Diese Umlaufsysteme ermöglichen einen partiellen Wiederumlauf des Fluids zu den Feuerraumwänden, um die Fluidgeschwindigkeit in den Verdampferrohren durch das Einbauen von Umlaufpumpen 15 und Blenden 16 zu erhöhen. Bei vielen Anwen dungen ermöglicht es die Auslegung dem Feuerraum 12, auf konstantem Druck zu bleiben, typischerweise auf überkritischem Druck, und sie verwenden einen Wasser abscheider oder Kondensationstank 13, um beim Anfahren und bei schwacher Belastung den Überhitzerdruck auf unterkritische Drücke zu verringern. Diese Typen von Zwangsdurchlauf-Kesselsystemen 10a und 10b verwenden typischerweise eine Feuerraum-Steilrohrverdampferstruktur.

Zwangsdurchlauf-Kesselschaltungen, die sowohl Feuerraum-Spiralrohrverdampfer als auch Feuerraum-Steilrohrverdampfer verwenden, sind von vielen Kesselher stellern verkauft worden. Diese Schaltungen sind entweder für überkritische oder für unterkritische Dampfdrücke entwickelt worden. Nun ist aber kürzlich ein Steilrohr- Zwangsdurchlaufkessel für Gleitdruckanwendungen in Betrieb genommen worden. Der Gleitdruckbetrieb dieses Steilrohr-Zwangsdurchlaufkessels ist wegen der Strömungserfordernisse des Verdampfers auf annähernd 40% Mindestbelastung beschränkt worden. Ein Spiralrohr-Feuerraum unterliegt nicht einer solchen Be schränkung, ausgenommen im Falle der Verwendung bestimmter Brennstoffe und Größen der Spiralrohr-Feuerräume. Bei diesen wenigen Ausnahmefällen ergibt sich wegen der Strömungsanforderungen des Verdampfers eine stärkere Mindest strömung als die gewünschte. Der Spiralrohr-Feuerraum ermöglicht mehr Freiheit in bezug auf die Anpassung des Rohrdurchmessers und der Massengeschwindigkeit des Feuerraumes, um in den parallelen Feuerraum-Verdampferrohren die Rohr kühlung und die Strömungsstabilität zu gewährleisten. Er ermöglicht es auch jedem Rohr des Feuerraumes, alle verschiedenen Wärmezonen des Verbrennungsraumes zu durchlaufen, so daß Unterschiede der Gesamtwärmezufuhr unter den Rohren auf einem Minimum gehalten werden.

Die Entwicklung eines Steilrohr-Gleitdruck-Zwangsdurchlaufkessels ist im Ver gleich zur Steilrohr-Feuerraumkonstruktion wegen der höheren Kosten der Spiralrohr-Feuerraumkonzeption nötig. Der Bau eines Zwangsumlauf-Zwangs durchlaufkessels erfordert die Verwendung einer sehr großen Anzahl paralleler Rohre, die aneinandergeschweißt werden, um ein Membranpanel zu bilden. Eine grundlegende Anforderung an die Integrität der Membranwand besteht in der gleichmäßigen Fluid- und Metalltemperatur bei allen Rohren jedes Feuerraum niveaus. Bisher beruhte bei der Steilrohrkonstruktion das Hauptproblem im großen Erwärmungsunterschied zwischen einzelnen Rohren im Feuerraum. Bei Steilrohr- Feuerräumen ist der Erwärmungsunterschied zwischen den Rohren annähernd 2,5- mal so groß wie bei einer Spiralrohr-Feuerraumkonstruktion. Durchschnittliche Massengeschwindigkeiten von 1,500,000 bis 2,000,000 lb/hr-ft² sind typische Geschwindigkeiten, die bei üblichen Zwangsdurchlauf-Kesselschaltungen verwendet werden. Diese Massengeschwindigkeiten führen im Falle, daß sie typischen peripheren Feuerraum-Wärmeabsorptionsänderungen ausgesetzt sind (die um 35% oder mehr über dem Durchschnitt liegen können) zu einer Geschwindig keitsänderung, die der Größe nach abnimmt. Diese Tendenz wird Zwangsdurch laufcharakteristik eines Kesselrohrs genannt. Im Zwangsdurchlaufmodus ist die Geschwindigkeitsänderung durch eine Zunahme der Erwärmung negativ, wie in Fig. 4 dargestellt. Wenn ein einzelnes Rohr mit einer übermäßigen Wärmezufuhr beaufschlagt wird, tritt in dem Rohr eine Verringerug der Fluidmassen geschwindigkeit auf, was eine zusätzliche Steigerung der Austrittstemperatur des Fluids im Rohr verursacht.

Wenn die Heizraumrohre mit verringerten Massengeschwindigkeiten betrieben werden, besteht das Ergebnis in bezug auf jedes beliebige einzelne Rohr, das der Überschußwärme ausgesetzt ist, in einer Zunahme der Massengeschwindigkeit.

Dieser Änderungstyp der Massengeschwindigkeit wird als die Naturum laufcharakteristik bezeichnet. Um bei der Feuerraumgestaltung eines Steilrohr- Zwangsdurchlaufkessels niedrigere Massengeschwindigkeiten verwenden zu können, ist die Benutzung von Rippenrohren in der Brennerzone erforderlich, um ein beginnendes Blasensieden (DNB) zu vermeiden.

Eingängige, gerippte Rohre (SLR) sind von der Firma The Babcock & Wilcox Company (B), die der Verfügungsberechtigte der vorliegenden Erfindung ist, bei Zwangsdurchlauf-Steilrohrkesseln für unterschiedlichen Druck verwendet worden. Bei einigen Anwendungen sind von B mehrgängige, gerippte Rohre (MLR) bei Zwangsdurchlauf-Steilrohrkesseln für überkritischen Druck und bei Zwangsdurch lauf-Spiralrohrkesseln verwendet worden, die sowohl bei unterkritischem als auch bei überkritischem Druck arbeiten. Beispiele dieser SLR- und MLR-Rohrgeometrien sind in den Fig. 6-8 dargestellt. Die US-Patente Nr. 3,088,494 und 3,289,451 erteilt an Koch et al., offenbaren jeweils entsprechend Dampferzeuger-Rippenrohre für mit unterkritischem Druck betriebene Dampfgeneratoren, sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer inneren, schraubenförmigen Rippenstruktur in einem Rohr des im US-Patent Nr. 3,088,494 offenbarten Typs.

Bei diesen Rippenrohrtypen ist die Wärmeübertragungscharakteristik der Rohre extrem gut, selbst bei niedrigen Massengeschwindigkeiten des Fluids in den Rohren. Allgemein ermöglichen SLR-Rohre höhere Wärmeflüsse als MLR-Rohre bei gleicher Massengeschwindigkeit. Das Wärmeübertragungsvermögen des SLR- Rohres ist in der frei verfügbaren Literatur belegt worden; man vergleiche hierzu beispielsweise:

1. "The Effects of Nucleate Boiling Versus Film Boiling on Heat Transfer in Power Boiler Tubes", H. S. Swenson, J. R. Carver, G Szoeke, Journal of Engineering for Power, Trans. ASME, Okt. 1962, S. 365-71;
2. "Flow Boiling Crisis in Grooved Boiler-Tubes", K. Nishikawa, T. Fujii, S. Yoshida and M. Ohno, Proceedings of the Fifih International Heat Transfer Conference, Bd. N, 1974, S. 270-74; und
3. "Steam: its generation and use", 40th ed., Copyright® 1992, The Babcock & Wilcox Company.

Das Wärmeübertragungsvermögen von MLR-Rohren ist ebenfalls in der freien Literatur belegt worden; man vergleiche hierzu beispielsweise die oben genannte Fundstelle (3), sowie die folgenden Quellen:

1. "Critical Heat Flux in Inclined and Vertical Smooth and Ribbed Tubes", G. W. Watson, R. A. Lee, and M. Wiener, Fifih International Heat Transfer Conference, Bd. IV, 1974;
2. "Latest Developments in Natural Circulation Boiler Design", M. Wiener, Proceedings of the American Power Conference, 18.-20. April 1977;
3. "Elements of Two-Phase Flow in Fossil Boilers", J. B. Kitto and M. J. Albrecht, presented to the NATO Advanced Study Institute on Thermal- Hydraulic Fundamentals and Design of Two-Phase Flow Heat Exchangers, Porto, Portugal, 6.-16. Juli 1987.
4. "Fossil-Fuel-Fired boilers: Fundamentals and Elements", J. B. Kitto and M. J. Albrecht, Chapter 6 on "Boilers, Evaporators and Condensers", S. 179-275, John Wiley and Sons, Inc.; und
5. "Heat Transfer Characteristics of Rifled Tubes in the Near Critical Pressure Region", Makio Iwabuchi, Mikio Tateiwa, Hisao Haneda, Proceedings of the 7th International Heat Transfer Conference, Bd. 5, 1982, S. 313-18.

Bei einer Zwangsdurchlauf-Steilrohr-Gleitdruckkesselkonstruktion reicht die Verwendung der oben geschriebenen MLR-Rohre nicht aus, um die optimierteste Feuerraumverdampferstruktur zu entwickeln. Der Hauptgrund besteht darin, daß höhere Massengeschwindigkeiten angewandt werden müssen, um ein beginnendes kritisches Blasensieden bzw. eine Überhitzung (DNB) zu vermeiden, so daß der Vorteil der Naturumlaufcharakteristik verloren geht. Darüber hinaus erfordert eine höhere Massengeschwindigkeit größere Speisepumpen und verbraucht mehr Energie, was einen wirtschaftlichen Nachteil darstellt. Bei der Verwendung von MLR-Rohren bestehen Wärmeübertragungsprobleme beim oder nahe beim kritischen Druckpunkt (3208 psia). Wie in der obigen Literaturstelle (8) beschrieben, vermindert sich beim kritischen Druckpunkt oder in der Nähe desselben die Wirkung der Verwirbelung in den MLR-Rohren, und zwar aufgrund kleiner Dichte unterschiede zwischen Dampf und Wasser, was zum Auftreten von kritischen Wärmeflußzuständen (CHF) bei höheren Massengeschwindigkeiten als im Falle von SLR-Rohren führt. Der kritische Wärmefluß (CHF) in Rohren verursacht übermäßige Metalltemperaturen, was vermieden werden muß. Dieses Problem verursacht Schwierigkeiten bei der Gestaltung eines Feuerraumverdampfers für Gleitdruckbetrieb bei niedrigen Massengeschwindigkeiten. Beim Gleitdruckbetrieb existiert immer ein bestimmter Belastungspunkt, bei dem der dem Rohr zugeführte Wärmefluß genügend groß ist, um zu bewirken, daß die Wärmeübertragung durch die Wand des MLR-Rohres in das darin befindliche Fluid nicht ausreicht und somit erhöhte Rohrtemperaturen bestehen. Dadurch kann die Möglichkeit eines Ausfalls des Feuerraumrohres auftreten.

Aus der EP 0 349 834 A1 ist ein Zwangsdurchlauf-Dampferzeuger für einen Gleitdruckbetrieb bekannt, der ebenfalls die oben aufgezeigten Unzulänglichkeiten aufweist.

Somit wird deutlich, daß eine neue Gestaltung eines Zwangsdurchlauf-Gleitdruck- Dampferzeugers erforderlich ist, um die oben beschriebenen Nachteile zu überwinden. Insbesondere wird auf diesem Gebiet wegen der höheren Kosten von Spiralrohrkonstruktionen im Vergleich zu einer Steilrohrkonstruktion ein Zwangs durchlauf-Steilrohr-Gleitdruckkessel bzw. -Dampferzeuger benötigt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die Unzulänglichkeiten der bekannten Zwangsdurchlauf-Dampferzeuger zu vermeiden und einen solchen Dampferzeuger zu schaffen, bei dem insbesondere eine Beschädigung der Bauteile aufgrund lokaler Erhitzung vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Zwangsdurchlauf-Dampferzeuger gemäß Anspruch 1, einen Zwangsdurchlauf-Spiralrohr-Dampferzeuger gemäß Anspruch 10 und/oder durch einen Zwangsdurchlauf-Spiralrohr-Dampferzeuger gemäß Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils in den Unteransprüchen 2 bis 9, 11 bis 13 und 15 bis 19 angeführt.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Zwangsdurchlauf-Gleitdruckkessel bzw. -Dampferzeuger mit Feuerraum-Wandrohrorientierungen, die vertikal oder spiralförmig (d. h., unter einem Winkel zwischen der horizontalen und der Rohrrichtung), sei es in einer einzelnen Richtung oder einer beliebigen Kombination derselben, verlaufen. Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf einen Zwangsdurchlauf-Gleitdruck-Dampferzeuger mit einer Umschließung, die einen Auslaß sowie Wärmetauschoberflächen besitzt, die aus innerlich, d. h. innen glatten Rohren, aus eingängigen Rippenrohren (SLR) und aus mehrgängigen Rippenrohren (MLR) in einer besonderen Anordnung bestehen. Alle diese Rohre sind vorzugsweise als Membranwand-Rohrpanelen ausgebildet.

Die vorliegende Erfindung überwindet die oben identifizierten Probleme durch Verwenden einer SLR-Verrohrung im Feuerraum an jenen Stellen, an denen sich die Wärmeübertragung verschlechtert, wenn eine MLR-Verrohrung verwendet wird. SLR-Rohre arbeiten nach einem anderen Prinzip als dem der Wirbelerzeugung und sind daher nicht vom Dichteunterschied zwischen Dampf und Wasser abhängig. Ihr CHF-Leistungsverhalten ist in der Nähe kritischer Drücke und in dem in dieser Erfindung vorgeschlagenen Bereich kleiner Massengeschwindigkeiten hinreichend. Der Dampferzeuger umfaßt Brenner zum Verbrennen von Brennstoff und Luft innerhalb der Umschließung, die ihrerseits einen niedrigen Wärmeflußbereich, einen mittleren Wärmeflußbereich und einen hohen Wärmeflußbereich des Dampferzeugers entstehen läßt. Wasser und/oder Dampf (statt ihrer wird bei überkritischen Drücken der Ausdruck "Fluid" benutzt) strömt durch die Rohre der Wandpanele, die einen wirksamen Wärmetauscher bilden. Die innen glatten Rohre sind im niedrigen Wärmeflußbereich des Dampferzeugers angeordnet, während die eingängigen Rippenrohre (SLR) und die mehrgängigen Rippenrohre (MLR) selektiv im mittleren und hohen Wärmeflußbereich des Dampferzeugers plaziert sind.

Obgleich die vorliegende Erfindung bei Dampferzeugern verwendet werden kann, die verschiedene Anordnungen vertikaler, horizontaler oder spiraliger Rohre aufweisen, besteht ein primäres Ziel der vorliegenden Erfindung darin, einen Zwangsdurchlauf-Steilrohr-Gleitdruckkessel bzw. -Dampferzeuger zu schaffen, der über einen großen Belastungsbereich für den Gleitdruckbetrieb geeignet ist, und der die Fähigkeit bietet, bei niedrigen Mindestbelastungen und mit niedrigem Druckabfall zu arbeiten.

Im Nachfolgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben:

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die ein bekanntes Zwangsdurch laufkesselsystem veranschaulicht;

Fig. 2 ist eine schematische Ansicht, die ein zweites bekanntes Zwangsdurch laufkesselsystem veranschaulicht;

Fig. 3 ist eine schematische Ansicht, die ein drittes bekanntes Zwangsdurch laufkesselsystem veranschaulicht;

Fig. 4 ist ein Diagramm, in welchen die Änderungen der Massencharakteristik bei einer Feuerraum-Steilverrohrung dargestellt sind;

Fig. 5 ist eine Ansicht im Längsquerschnitt eines Rohres, das eine glatte Innenoberfläche aufweist;

Fig. 6 ist eine Ansicht im Längsquerschnitt eines eingängigen Rippenrohres (SLR), das eine einzelne, durchgehende, innere schraubenförmige Rippe aufweist;

Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht eines mehrgängigen Rippenrohres (MLR), das mehrere, durchgehende, innere schraubenförmige Rippen aufweist;

Fig. 8 ist eine Ansicht im Längsquerschnitt eines weiteren MLR-Rohres;

Fig. 9 ist eine schematische Seitenansicht eines Zwangsdurchlauf-Steilrohr- Dampferzeugers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der für Gleitdruckbetrieb geeignet ist;

Fig. 10 ist eine schematische Seitenansicht eines Zwangsdurchlauf-Steilrohr- Dampferzeugers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der für Gleitdruckbetrieb geeignet ist;

Fig. 11 ist eine schematische Seitenansicht eines Zwangsdurchlauf-Spiralrohr- Dampferzeugers gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der für Gleitdruckbetrieb geeignet ist;

Fig. 12 ist eine schematische Seitenansicht eines Zwangsdurchlauf-Spiralrohr- Dampferzeugers gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der für Gleitdruckbetrieb geeignet ist;

Fig. 13 ist eine schematische Ansicht im Diametralquerschnitt eines Wandpanels, das innen glatte Rohre verwendet, entlang der Linie 14-14 der Fig. 9;

Fig. 14 ist eine schematische Ansicht im Diametralquerschnitt eines Wandpanels, das SLR-Rohre verwendet, entlang der Linie 13-13 der Fig. 9; und

Fig. 15 ist eine schematische Ansicht im Diametralquerschnitt eines Wandpanels, das MLR-Rohre verwendet, entlang der Linie 15-15 der Fig. 9.

Allgemein auf die Zeichnungen bezugnehmend, in denen gleiche Bezugszeichen die gleichen oder ähnlichen Elemente in den verschiedenen Zeichnungen bezeichnen, und insbesondere bezugnehmend auf die Fig. 5-8 werden Längsquerschnittansichten der verschiedenen Rohrtypen dargestellt, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Fig. 5 zeigt ein Rohr 20, das eine glatte Bohrung bzw. Innenoberfläche 22 besitzt. Fig. 6 zeigt ein eingängiges Rippenrohr 24 (SLR), dessen innere Oberfläche 26 eine einzelne, durchgehende, innere, schraubenförmige Rille 28 besitzt, die sich zwischen durchgehenden, schraubenförmigen Feldern bzw. Stegen oder Rippen 30 befinden. Fig. 7 zeigt ein mehrgängiges Rippenrohr 32 (MLR), dessen innere Oberfläche 34 ein Paar durchgehender, schraubenförmiger Rillen 28 aufweist, die sich zwischen durchgehenden, schraubenförmigen Feldern oder Rippen 30 befinden. Fig. 8 zeigt eine noch weitere Ausführungsform eines mehrgängigen Rippenrohres 36 (MLR), das eine Vielzahl von durchgehenden, inneren, schraubenförmigen Rillen 28 aufweist, die sich zwischen durchgehenden, schraubenförmigen Feldern oder Rippen 30 befinden. Die besondere geometrische Anordnung der Rillen 28 und Rippen 30, die bei den SLR- oder MLR-Rohren benutzt werden, werden nach Bedarf gewählt, um die gewünschten Leistungen und mechanischen Anforderungen zu erreichen, was auch für den Rohraußen durchmesser und die Mindestwanddicke gilt. Natürlich werden anwendbare Kessel- und Druckbehälterkennwerte verwendet, die Fachleuten bekannt sind.

Bezugnehmend auf die Fig. 9-12 sind darin einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Fig. 9 und 10 beziehen sich auf einen Zwangsdurchlauf-Steilrohr-Dampferzeuger gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der für Gleitdruckbetrieb geeignet ist. Die Fig. 11 und 12 beziehen sich auf einen Zwangsdurchlauf-Spiralrohr-Dampf erzeuger gemäß der dritten und der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der für Gleitdruckbetrieb geeignet ist.

Bezugnehmend auf die Fig. 9 und 10 ist dort ein Steilrohr-Zwangsdurchlauf- Dampferzeuger dargestellt, der im ganzen mit 40 bezeichnet ist. Brennstoffbrenner, die schematisch bei 42 dargestellt sind, liefern eine Mischung aus Brennstoff und Luft, die in der Brennerzone 44 des Feuerraumes 46 verbrannt wird. Der Feuerraum 46 wird teilweise durch Umschließungswände 48 begrenzt, die aus einer Vielzahl von Rohren bestehen, welche durch eine Membran 49 miteinander verbunden sind (vgl. Fig. 13-15), um eine gasdichte Umschließung zu bilden. Die Verbrennungsprodukte 50 (heiße Rauchgase, etc.) strömen durch den Feuerraum 46 aufwärts in Richtung des Pfeiles 50 entlang verschiedener hängender und horizontaler Wärmeübertragungsoberflächen (nicht dargestellt) und verlassen den Dampferzeuger 40 durch einen Auslaß 52. Die Verbrennungsprodukte 50 übertragen ihre Wärme an die umgebenden Umschließungswände 48, wodurch das Fluid erwärmt wird, das in den diese Wände bildenden Rohren strömt.

Die die Umschließungswände 48 umfassenden Rohre werden im allgemeinen beim Hersteller in einer Vielzahl von Panelen vorgefertigt, die dann am Einsatzort durch Schweißen in Gestalt der Feuerraum-Umschließungswände 48 zusammengesetzt werden. Die Fig. 9 und 10 zeigen eine Anordnung, bei der die Seitenwände 51 des Dampferzeugers 40 fünf solcher vorgefertigter Panele 54 umfassen, die im wesentlichen vertikal angeordnet sind. Eine geeignete Anzahl von Panelen 54 würde auch, jeweils entsprechend, die Vorderwand und die Rückwand 56 bzw. 58 des Dampferzeugers 40 umfassen, wobei die maximale Breite jedes Panels 54 durch die Transport- und/oder anderen Ausrüstungbegrenzungen bestimmt wird, vor allem durch den besonderen Anbringungsort der Öffnungen für die Brennstoffbrenner 42. Wiederum sind die Panele in wesentlichen vertikal angeordnet.

Eine grundlegende Anforderungen an die Membranwandintegrität besteht in der gleichmäßigen Fluid- und Metalltemperatur in allen Rohren und auf jedem Feuerraumniveau. Bisher gehörte der große Erwärmungsunterschied zwischen den einzelnen Rohren im Feuerraum zum Hauptproblem der Steilrohrkonstruktion.

Wie bereits früher angegeben, ist bei Steilrohrfeuerräumen der Erwärmungs unterschied zwischen den Rohren annähernd 2,5-mal so groß wie bei einer Spiralrohr-Feuerraumausbildung. Die durchschnittlichen Massengeschwindigkeiten von 1,500,000 bis 2,000,000 lb/hr-fr² sind typische Geschwindigkeiten, die bei den üblichen Zwangsdurchlauf-Kesselausführungen angewandt werden. Diese Massen geschwindigkeiten führen im Falle, daß sie typischen peripheren Feuerraum- Wärmeabsorptionsänderungen ausgesetzt sind, welche 35% oder mehr als im Durchschnitt betragen können, zu einer Geschwindigkeitsänderung, die der Größe nach abnimmt. Diese Tendenz wird als Zwangsdurchlaufcharakteristik eines Kesselrohres bezeichnet. Beim Zwangsdurchlaufmodus ist die durch eine Wärmezunahme verursachte Geschwindigkeitsänderung negativ, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Falls ein einzelnes Rohr mit einer übermäßigen Wärmezufuhr beaufschlagt wird, tritt in dem betreffenden Rohr eine Verringerung der Fluid- Massengeschwindigkeit auf, was ein zusätzliches Ansteigen der Auslaßtemperatur des Fluids im Rohr verursacht.

Falls die Feuerraumrohre mit verringerten Massengeschwindigkeiten betrieben werden, besteht bei irgendeinem einzelnen Rohr, das einer übermäßigen Wärme ausgesetzt ist, das Ergebnis in einer Zunahme der Massengeschwindigkeit. Dieser Änderungstyp der Massengeschwindigkeit wird als Naturumlaufcharakteristik bezeichnet. Um bei der Feuerraumkonstruktion eines Steilrohr-Zwangsdurch laufkessels niedrigere Massengeschwindigkeiten verwenden zu können, ist die Benutzung von Rippenrohren in den Umschließungswänden 48 erforderlich, um eine beginnende kritische Überhitzung (DNB) sowie die sich ergebenden höheren Metalltemperaturen zu vermeiden.

Dieses Problem wird bei der vorliegenden Erfindung durch eine besondere Plazierung von innen glatten SLR- und/oder MLR-Rohren in den Umschließungs wänden 48 überwunden. SLR-Rohre 24 sind im Feuerraum 46 an Stellen plaziert, wo die Wärmeübertragung beeinträchtigt würde, falls eine MLR-Verrohrung 32, 36 verwendet wird. SLR-Rohre 24 arbeiten nach einem anderen Prinzip als dem der Wirbelerzeugung, und daher hängt ihre Wirkungsweise nicht vom Dichteunterschied zwischen Dampf und Wasser ab. Ihre CHF-Leistungsfähigkeit ist in der Nähe kritischer Drücke in dem von der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Bereich niedriger Massengeschwindigkeiten hinreichend.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden SLR-Rohre 24 und MLR-Rohre 32, 36 selektiv bei den Panelen des Steilrohr-Zwangsdurchlauf-Wärmeerzeugers 40 ange wandt, um ihn für den Gleitdruckbetrieb geeigneter zu machen, wie in den Fig. 9 und 10 dargestellt ist; und sie werden bei den Panelen für den Spiralrohr- Zwangsdurchlauf-Dampferzeuger 70 angewandt, um ihn für den Gleitdruckbetrieb geeigneter zu machen, wie in den Fig. 11 und 12 dargestellt. Der Anbringungsort jedes Verrohrungstyps, ob beim Dampferzeuger 40 oder beim Dampferzeuger 70, wird auf der Basis der Wärmeübertragung und der Strömungscharakteristik in den Rohren für alle Belastungen bestimmt, von denen erwartet wird, daß ihnen die Dampferzeuger 40 und 70 während des Betriebs ausgesetzt sind. Dies dürfte in wesentlichen den Belastungsbereich zwischen einer Mindestbelastung von annähernd 15 bis 30% des maximalen, kontinuierlichen Dampfdurchsatzes (MCR) und der vollen MCR-Belastung abdecken.

Die linke Seite der Fig. 9-12 definiert grob eine vertikale Ausdehnung jeweils des niedrigen, mittleren und hohen Wärmeflußbereiches (entsprechend Q_L, Q_M, und Q_H) innerhalb des Feuerraumes 46 der Dampferzeuger 40 und 70. Dabei versteht sich, daß die tatsächlichen vertikalen Höhen, in denen der eine Bereich endet und der andere beginnt, von einer Vielfalt von Parametern abhängen, wie weiter unten besprochen wird. Die annähernden numerischen Werte dieser Wärmeflußbereiche können grob wie nachfolgend aufgeführt definiert werden:

Q_L 0 bis 40,000 BTU/hr-ft²
Q_M30,000 bis 80,0000 BTU/hr-ft²
Q_H 50,000 bis mehr als 100,000 BTU/hr-ft²

Der im Feuerraum 46 stattfindende Verbrennungsprozeß bestimmt in großem Maße die vertikale Änderung der Wärmeflußraten, wie sie von den Brennstoffbrennern 42 und den besonderen Brennstoffen erzeugt werden. Fachleute auf dem Gebiete des Zwangsdurchlauf-Dampferzeugerbaus wissen, daß die Überlappung der nume rischen Werte für die genannten Bereiche auch für andere Parameter als den Wärmefluß in Betracht kommt, welche das Auftreten des kritischen Wärmeflußes (Critical Heat Flux) bzw. CHF beeinflussen können. Der tatsächliche auf die Feuerraum-Wandumschließungsrohre 48 wirkende Wärmefluß ist der bedeutendere Parameter, der für die Entscheidung darüber verantwortlich ist, ob ein CHF-Zustand vorhanden ist oder nicht. Aber auch andere Parameter, wie etwa der Fluiddruck, die Fluidgeschwindigkeit, die Fluidqualität, der Rohrdurchmesser, die Rohrneigung und die Feinheit der Rohroberfläche beeinflussen bei einem Umschließungswandrohr 48 die CHF-Bedingungen. Daher ist die Bezeichnung: niedriger, mittlerer und hoher Wärmeflußbereich (entsprechend Q_L, Q_M, und Q_H), wie sie auf die Bereiche im Feuerraum 46 der Dampferzeuger 40 und 70 angewandt wird, eher eine verkürzte Form der Bezugnahme auf Flächen, in denen ein bestimmter Rohrtyp erforderlich ist. In einigen Fällen sinken die Wärmeflußwerte im Bereich bzw. in den Bereichen oberhalb des "hohen" Wärmeflußbereiches Q_H nicht weit genug auf den "niedrigen" Wärmeflußbereich herab, also auf Q_L-Werte. Statt dessen wird dann die Bezeichnung "mittlerer" Wärmeflußbereich Q_M verwendet, und MLR-Rohre 32, 36 (statt glatte Rohre 20) werden in diesen entsprechenden Abschnitten der Umschließungswände 48 verwendet. In anderen Fällen sinken die Wärmeflußwerte tatsächlich genügend weit bis auf den "niedrigen" Wärmeflußbereich ab, so daß wieder Q_L-Niveaus und glatte Rohre 20 angewandt werden können.

Wie in den Fig. 9 und 10 dargestellt, weist der Steilrohr-Zwangsdurchlauf- Gleitdruck-Dampferzeuger 40 eine neue Feuerraumgestaltung auf glatte Rohre 20, die in Umschließungswandpanele 60 aus glatten Rohren in den niedrigen Wärmeflußbereichen des Feuerraumes 46 eingebaut sind; und eine Kombination von Umschließungswandpanelen 62 aus SLR-Rohren 24 und Umschließungswand panelen 64 aus MLR-Rohren 32, 36, die in hohen und mittleren Wärmefluß bereichen Q_H und Q_M plaziert sind, um die DNB und den CHF zu vermeiden und die Rohrmetall-Temperaturbegrenzungen einzuhalten. Die Fig. 13-15 veranschaulichen Querschnittansichten solcher Panele.

Wie in den Fig. 11 und 12 dargestellt, weist der Spiralrohr-Zwangsdurchlauf- Gleitdruck-Dampferzeuger 70 eine neue Feuerraumgestaltung auf glatte Rohre 20, die in Umschließungswandpanele 60 aus spiraligen, glatten Rohren eingebaut sind, welche in den niedrigeren Wärmeflußbereichen Q_L des Feuerraumes 46 plaziert sind; und eine Kombination von Umschließungswandpanelen 62 aus SRL-Rohren 24 und Umschließungswandpanelen 64 aus MLR-Rohren 32, 36, die in hohen und mittleren Wärmeflußbereichen Q_H und Q_M plaziert sind, um die DNB und den CHF zu vermeiden und den Rohrmetall-Temperaturbegrenzungen zu genügen. Wie in den Fig. 11 und 12 dargestellt, ist die die Umschließungswände 48 bildende Verrohrung unter einem spitzen Winkel θ gegen die Horizontale geneigt, typischerweise um 5- 10°, und sie ist um den gesamten Umfang des Feuerraumes 46 verlegt, beginnend am Bodenabschnitt des Feuerraumes 46. An etwas höherer Stelle, die durch verschiedene Parameter definiert ist, welche Fachleuten bekannt sind, verläuft die Orientierung der Rohre senkrecht, um die Berücksichtigung von Konstruktions- und Halterungsgesichtspunkten zu erleichtern.

Der Zwangsdurchlaufkessel bzw. -dampferzeuger profitiert von einer Naturumlauf- Strömungscharakteristik bei geringeren Belastungen, weil die durch Wärmeände rungen auftretende Strömungsänderung in den die Umschließungswände 48 bildenden Rohren in einer Weise kompensiert wird, die das Rohr gegen einen möglichen kritischen Wärmeflußzustand schützt. Wenn die von einem Rohr aufgenommende Wärme zunimmt, nimmt auch der Durchfluß proportional zu. Die Wärmeänderung entlang der Feuerraumwände bei niedrigen Belastungen, wie etwa unterhalb einer Belastung von annähernd 70%, kann variabler sein als Belastungen, die größer als annähernd 70% sind. Außerdem ist die Strömungsgeschwindigkeit in einem Rohr der Belastung proportional, so daß bei einer niedrigen Belastung, beispielsweise von annähernd 50%, die Strömung nur noch grob halb so schnell wie die Strömungsgeschwindigkeit bei voller Belastung ist. Daher muß die Konstruktion den Wärmefluß und die möglichen Strömungsänderungen berücksichtigen, die bei allen möglichen Belastungen existieren könnten. Die Nutzung der Naturumlauf- Strömungscharakteristik bei niedriger Belastung trägt dazu bei, die Möglichkeit eines kritischen Wärmeflußzustandes zu verringern, indem sie es der Strömung ermöglicht, bei einer auf das Rohr wirkenden Zunahme des Wärmeflusses anzusteigen. Wenn der Kessel oder Dampferzeuger mit einer Zwangsdurchlauf- Strömungscharakteristik bei reduzierter Belastung arbeiten müßte, würde die Konstruktion darunter leiden, daß die Strömung abnähme, wenn der Wärmefluß zunimmt, was unter dem Gesichtspunkt des kritischen Wärmeflußpunktes zur schlechtesten Situation führen würde. Eine Naturumlauf-Strömungscharakteristik ist bei niedrigeren Kessel- oder Dampferzeugerbelastungen erwünscht (≦ 70% Belastung), während bei höheren Belastungen die Tendenz zur Entstehung einer Zwangsdurchlauf-Strömungscharakteristik besteht.

Beim Steilrohr-Zwangsdurchlauf-Gleitdruck-Dampferzeuger 40 und beim Spiralrohr-Zwangsdurchlauf-Gleitdruck-Dampferzeuger 70 werden die Länge und die Plazierung der MLR- und SLR-Kombinationen bei jedem Panel 64, 62 angepaßt, um eine optimale Naturumlauf-Strömungscharakteristik in den SLR-Rohren 24 und den MLR-Rohren 32, 36 zu erzielen. Die gleiche Prozedur würde beim Spiralrohr- Dampferzeuger 70 angewandt, mit der Ausnahme, daß die Anpassung bei jedem Panel 64 und 62 durchgeführt würde, um eine optimale Naturumlauf-Strömungs charakteristik zu erzielen. Da SLR-Rohre 24 einen höheren Strömungswiderstand als MLR-Rohre 32, 36 oder glatte Rohre 20 besitzen, muß ihre Verwendung allein auf Bereiche beschränkt werden, in denen sie unbedingt benötigt werden, weil ein höherer Strömungswiderstand dahin tendiert, die gewünschte Naturumlauf Strömungscharakteristik zu reduzieren. Demgegenüber minimieren die passende Plazierung um den Umfang sowie der richtige Anteil der SLR-Rohre 24 und der MLR-Rohre 32, 36 den Fluid- und Metalltemperaturunterschied zwischen allen Steilrohr-Membranwandpanelen und allen Spiralrohr-Membranwandpanelen auf jedem beliebigen Niveau, damit der Unterschied bei allen Belastungen unterhalb einer zulässigen Grenze von 100°F bleibt.

Bei einer Naturumlauf-Strömungscharakteristik besitzen die Rohre in den Verdampfern der Dampferzeuger 40, 70 ähnliche Auslaßtemperaturen, trotz der unterschiedlichen Wärmecharakteristiken, die eine Funktion der benutzten Rohrkonstruktion sind, ob nun die Feuerraum-Rohrorientierung steil oder spiralig ist oder nicht. Die tatsächliche Gestaltung der Anbringungsbereiche für jeden Verrohrungstyp ist eine Funktion der geometrischen Größe des Feuerraumes, der Art und dem Typ des Brennstoffes und den Belastungsänderungserfordernissen der Einheit. Die Anwendung der oben beschriebenen Konzeption kann bei jedem vertikalen oder spiraligen Panel des Feuerraumes 46 in jedem Dampferzeugertyp 40, 70 unterschiedlich sein. Die Plazierung des Übergangs zwischen den Rohrstrang typen in dem einen Panel kann auf dem gleichen oder auf einem unterschiedlichen Niveau, entweder einem höheren oder einem tieferen, als die Plazierung des Überganges zwischen den Rohrstrangtypen in einem dazu benachbarten Panel stattfinden.

Um die Anbringungsorte in den Dampferzeugern 40 und 70 weiter zu spezifizieren, in denen die verschiedenen Typen glatter Rohre 20, SLR-Rohre 24 und MLR-Rohre 32 plaziert werden, enthalten die Fig. 9 bis 12 eine senkrechte Legende 80. Die senkrechte Legende 80 definiert/identifiziert grob einige Bereiche des Feuerraumes 46. Beginnend am Boden des Feuerraumes 46, und direkt und vertikal nach oben gehend, sind nacheinander vorhanden: ein Bodenabschnitt 82, ein erster Zwischenabschnitt 84, ein zweiter Zwischenabschnitt 86 und ein oberer Abschnitt 88. Bei denen Ausführungsformen der Fig. 10 und 12 ist der obere Abschnitt 88 weiter in einen ersten Teil 90 und in einen zweiten Teil 92, direkt und senkrecht über dem ersten Teil 90, unterteilt. Die verschiedenen Rohrtypen 20, 24 und 32 können somit sowohl so beschrieben werden, daß sie im allgemeinen in den vorerwähnten Bereichen plaziert sind, als auch durch die früheren Beschreibung, wonach bestimmte Rohrtypen auf der Basis der thermohydraulischen Bedingungen plaziert sind, denen jedes Rohr ausgesetzt ist.

Die vorliegende Erfindung löst die thermohydraulischen Probleme, die mit der Verwendung von MLR-Rohrleitungen und glatten Rohrleitungen bei den bekannten Steilrohr-Zwangsdurchlauf-Gleitdruck-Dampferzeugern, als auch bei Spiralrohr- oder sogar Horizontalrohr-Zwangsdurchlauf-Gleitdruckeinheiten verbunden sind. Bei einem Horizontalrohr-Zwangsdurchlauf-Dampferzeuger würde der spitze Winkel θ den Wert 0° haben. Da die Rohre einen durchgehenden einzelnen Mantel um den äußeren Umfang des Feuerraumes legen, werden sie gelegentlich über eine kurze Länge zur Senkrechten hin gebogen, um eine gewünschte vertikale Versetzung gegen das vorhergehende Niveau zu erzielen, um dann erneut mit ihrer horizontalen Mantelbildung zu beginnen, üblicherweise in einer Richtung, die ihrer anfänglichen horizontalen Richtung entgegengesetzt ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung entstehen bei der Anwendung eines Steilrohrfeuerraumes große Kostenvorteile gegenüber bekannten Spiralrohr-Feuerraumkonstruktionen. Die vorliegende Erfindung ermöglicht niedrigere Mindestbelastungen, und sie weist einen niedrigeren Druckabfall im Rohrleitungssystem des Feuerraumes auf, so daß sie die Verwendung kleinerer Speisepumpen ermöglicht, die für den Betrieb weniger Energie benötigen. Die Verwendung dieser verbesserten Gleitdruck-Zwangs durchlauf-Kesselkonzeption bietet bei Voll- und Teillast ein gesteigertes Lei stungsvermögen gegenüber den bekannten Zwangsdurchlaufkesseln und den unterkritischen Trommelkesseln.

Claims

1. Zwangsdurchlauf-Dampferzeuger (40, 70), der für einen Gleitdruckbetrieb über einen weiten Belastungsbereich, und insbesondere bei schwachen Lasten, geeignet ist, wobei der Dampferzeuger (40, 70) einen Feuerraum (46) aufweist, der teilweise durch fluidgekühlte Umschließungswände (48) begrenzt ist, aufweisend:
Brennstoffbrennervorrichtungen (42) zum Verbrennen von Brennstoff und Luft in einem Verbrennungsprozeß, der eine vertikale Änderung der Wärmefluß raten auf den Umschließungswänden (48) einschließlich mindestens eines niedrigen (Q_L) und mindestens eines hohen (Q_H) Wärmeflußbereiches erzeugt; und
wobei die fluidgekühlten Umschließungswände (48), die den mindestens einen niedrigen Wärmeflußbereich (Q_L) des Feuerraumes (46) umgeben, innen glatte Rohre (20) enthalten, und wobei die fluidgekühlten Umschließungswände (48), die den mindestens einen hohen Wärmeflußbereich (Q_H) umgeben, eingängige Rippenrohre (24) und mehrgängige Rippenrohre (32, 36) enthalten, um eine beginnende kritische Überhitzung sowie kritische Wärmeflußzustände in dem mindestens einen hohen Wärmeflußbereich (Q_H) zu vermeiden.

2. Zwangsdurchlauf-Dampferzeuger (40, 70) gemäß Anspruch 1, bei dem die fluidgekühlten Umschließungswände (48) umfassen:
innen glatte Rohre (20), die die fluidgekühlten Wände (48) bilden, welche einen Bodenabschnitt (82) des Feuerraumes (46) umgeben;
mehrgängige Rippenrohre (32, 36), die die fluidgekühlten Wände (48) bilden, welche einen ersten Zwischenabschnitt (84) des Feuerraumes (46) umgeben, der direkt und vertikal über dem Bodenabschnitt (82) plaziert ist;
eingängige Rippenrohre (24), die die fluidgekühlten Wände (48) bilden, welche einen zweiten Zwischenabschnitt (86) des Feuerraumes (46) umgeben, der direkt und vertikal über dem ersten Zwischenabschnitt (84) plaziert ist; und
innen glatte Rohre (20), die die fluidgekühlten Wände (48) bilden, welche einen oberen Abschnitt (88) des Feuerraumes (46) umgeben, der direkt und vertikal über dem zweiten Zwischenabschnitt (86) plaziert ist, wobei die Rohre (20, 24, 32, 36) in jedem Abschnitt (82, 84, 86, 88) des Feuerraumes (46) fluidmäßig miteinander verbunden sind.

3. Zwangsdurchlauf-Dampferzeuger (40, 70) nach Anspruch 2, bei dem die Rohre (20, 24, 32, 36) in jedem Abschnitt (82, 84, 86, 88) des Feuerraumes (46) fluidmäßig miteinander so verbunden sind, daß das in die fluidgekühlten Wände (48) im Bodenabschnitt (82) des Feuerraumes (46) eintretende Fluid zu den fluidgekühlten Wänden (48) im oberen Abschnitt (88) des Feuerraumes (46) gefördert werden kann.

4. Zwangsdurchlauf-Dampferzeuger (40, 70) nach Anspruch 1, bei dem der Verbrennungsprozeß eine vertikale Änderung der Wärmeflußraten an den Umschließungswänden (48) einschließlich mindestens eines niedrigen Wärme flußbereiches (Q_L), mindestens eines mittleren Wärmeflußbereiches (Q_M) und mindestens eines hohen Wärmeflußbereiches (Q_H) erzeugt.

5. Zwangsdurchlauf-Dampferzeuger (40, 70) gemäß Anspruch 4, bei dem die fluidgekühlten Umschließungswände (48) umfassen:
innen glatte Rohre (20), die die fluidgekühlten Wände (48) bilden, welche einen Bodenabschnitt (82) des Feuerraumes (46) umgeben;
mehrgängige Rippenrohre (32, 36), die die fluidgekühlten Wände (48) bilden, welche einen ersten Zwischenabschnitt (84) des Feuerraumes (46) umgeben, der direkt und vertikal über dem Bodenabschnitt (82) plaziert ist;
eingängige Rippenrohre (24), die die fluidgekühlten Wände (48) bilden, welche einen zweiten Zwischenabschnitt (86) des Feuerraumes (46) umgeben, der direkt und vertikal über dem ersten Zwischenabschnitt (84) plaziert ist;
mehrgängige Rippenrohre (32, 36), die die fluidgekühlten Wände (48) bilden, welche einen ersten Teil (90) eines oberen Abschnittes (88) des Feuerraumes (46) umgeben, wobei der erste Teil (90) direkt und vertikal über dem zweiten Zwischenabschnitt (86) plaziert ist; und
innen glatte Rohre (20), die die fluidgekühlten Wände (48) bilden, welche einen zweiten Teil (92) des oberen Abschnittes (88) des Feuerraums (46) umgeben, wobei der zweite Teil (92) direkt und vertikal über dem ersten Teil (90) des oberen Abschnittes (88) plaziert ist, und wobei die Rohre (20, 24, 32, 36) in jedem Abschnitt (82, 84, 86, 88) des Feuerraumes (46) fluidmäßig miteinander verbunden sind.

6. Zwangsdurchlauf Dampferzeuger (40, 70) nach Anspruch 5, bei dem die Rohre (20, 24, 32, 36) in jedem Abschnitt (82, 84, 86, 88) des Feuerraumes (46) fluidmäßig miteinander so verbunden sind, daß das in die fluidgekühlten Wände (48) in den Bodenabschnitt (82) des Feuerraumes (46) eintretende Fluid zu den fluidgekühlten Wänden (48) im oberen Abschnitt (88) des Feuerraumes (46) gefördert werden kann.

7. Zwangsdurchlauf-Dampferzeuger (40, 70) nach Anspruch 1, bei dem die fluidgekühlten Umschließungswände (48) vorgefertigte, werkstattmontierte, geschweißte Membranrohr-Wandpanele (54) umfassen, die durch Schweißver bindung zwischen benachbarten Panelen (54) vereinigt werden können, um die Feuerraum-Umschließungswände (48) zur Bildung einer gasdichten Um schließung herzustellen.

8. Zwangsdurchlauf-Dampferzeuger (40, 70) nach Anspruch 7, bei dem die vorgeformten, werkstattmontierten, geschweißten Membranrohr-Wandpanele (54) zu im wesentlichen vertikalen Rohrpanelen (54) zusammengefügt sind.

9. Zwangsdurchlauf-Dampferzeuger (40, 70) nach Anspruch 7, bei dem die vorgeformten, werkstattmontierten, geschweißten Membranrohr-Wandpanele (54), welche mindestens Bodenabschnitte (82) und Zwischenabschnitte (84, 86) des Feuerraumes (46) umgeben, zu spiraligen Rohrpanelen (54) zusammen gefügt sind, die unter einem spitzen Winkel θ relativ zur Horizontalen geneigt sind, wenn sie um den Umfang des Feuerraumes (46) liegen.

10. Zwangsdurchlauf-Steilrohr-Dampferzeuger (40, 70) mit einem Feuerraum (46), der teilweise durch fluidgekühlte Umschließungswände (48) begrenzt wird, wobei eine Anordnung von fluidfördernden Rohren (20, 24, 32, 36) die Umschließungswände (48) bildet, umfassend:
innen glatte Rohre (20), die die fluidgekühlten Wände (48) bilden, welche einen Bodenabschnitt (82) des Feuerraumes (46) umgeben;
mehrgängige Rippenrohre (32, 36), die die fluidgekühlten Wände (48) bilden, welche einen ersten Zwischenabschnitt (84) des Feuerraumes (46) umgeben, der direkt und vertikal über dem Bodenabschnitt (82) plaziert ist;
eingängige Rippenrohre (24), die die fluidgekühlten Wände (48) bilden, welche einen zweiten Zwischenabschnitt (86) des Feuerraumes (46) umgeben, der direkt und vertikal über dem ersten Zwischenabschnitt (84) plaziert ist; und
innen glatte Rohre (20), die die fluidgekühlten Wände (48) bilden, welche einen oberen Abschnitt (88) des Feuerraumes (46) umgeben, der direkt und vertikal über dem zweiten Zwischenabschnitt (86) plaziert ist, wobei die Rohre (20, 24, 32, 36) in jedem Abschnitt (82, 84, 86, 88) des Feuerraumes (46) fluidmäßig miteinander verbunden sind.

11. Zwangsdurchlauf-Steilrohr-Dampferzeuger (40, 70) nach Anspruch 10, wobei die Rohre (20, 24, 32, 36) in jedem Abschnitt (82, 84, 86, 88) des Feuerraumes (46) fluidmäßig miteinander so verbunden sind, daß das in die fluidgekühlten Wände (48) im Bodenabschnitt (82) des Feuerraumes (46) eintretende Fluid zu den fluidgekühlten Wänden (48) im oberen Abschnitt (88) des Feuerraumes gefördert werden kann.

12. Zwangsdurchlauf-Steilrohr-Dampferzeuger (40, 70) nach Anspruch 10, weiter umfassend: mehrgängige Rippenrohre (32, 36), die die fluidgekühlten Wände (48) bilden, welche einen ersten Teil (90) des oberen Abschnittes (88) des Feuerraumes (46) umgeben, wobei der erste Teil (90) direkt und vertikal über dem zweiten Zwischenabschnitt (86) plaziert ist, wobei die innen glatten Rohre (20), welche die fluidgekühlten Wände (48) bilden und den oberen Abschnitt (88) des Feuerraumes (46) umgeben, in einem zweiten Teil (92) des oberen Abschnittes (88) des Feuerraumes (46) plaziert sind, wobei der zweite Teil (92) direkt und vertikal über dem ersten Teil (90) des oberen Abschnittes (88) plaziert ist.

13. Zwangsdurchlauf-Steilrohr-Dampferzeuger (40, 70) nach Anspruch 10, wobei die fluidgekühlten Umschließungswände (48) vorgefertigte, werkstattmontierte, geschweißte Membranrohr-Wandpanele (54) umfassen, die durch Schweißverbindung zwischen benachbarten Panelen (54) zu im wesentlichen vertikalen Rohrpanelen (54) zusammengefügt sind, um die Brennkammer- Umschließungswände (48) zur Bildung einer gasdichten Umschließung zu bilden.

14. Zwangsdurchlauf-Spiralrohr-Dampferzeuger (40, 70) mit einem Feuerraum (46), der teilweise durch fluidgekühlte Umschließungswände (48) begrenzt wird, wobei eine Anordnung von fluidfördernden Rohren (20, 24, 32, 36) die Umschließungswände (48) bildet, umfassend:
innen glatte Rohre (20), die die fluidgekühlten Wände (48) bilden, welche einen Bodenabschnitt (82) des Feuerraumes (46) umgeben;
mehrgängige Rippenrohre (32, 36), die die fluidgekühlten Wände (48) bilden, welche einen ersten Zwischenabschnitt (84) des Feuerraumes (46) umgeben, der direkt und vertikal über dem Bodenabschnitt (82) plaziert ist;
eingängige Rippenrohre (24), die die fluidgekühlten Wände (48) bilden, welche einen zweiten Zwischenabschnitt (86) des Feuerraumes (46) umgeben, der direkt und vertikal über dem ersten Zwischenabschnitt (84) plaziert ist; und
innen glatte Rohre (20), die die fluidgekühlten Wände (48) bilden, welche einen oberen Abschnitt (82) des Feuerraumes (46) umgeben, der direkt und vertikal über dem zweiten Zwischenabschnitt (86) plaziert ist, wobei die Rohre (20, 24, 32, 36) in jedem Abschnitt (82, 84, 86, 88) des Feuerraumes (46) fluidmäßig miteinander verbunden sind.

15. Zwangsdurchlauf-Spiralrohr-Dampferzeuger (40, 70) nach Anspruch 14, wobei die Rohre (20, 24, 32, 36) in jedem Abschnitt (82, 84, 86, 88) des Feuerraumes (46) fluidmäßig miteinander so verbunden sind, daß das in die fluidgekühlten Wände (48) im Bodenabschnitt (82) des Feuerraumes (46) eintretende Fluid zu den fluidgekühlten Wänden (48) im oberen Abschnitt (88) des Feuerraumes (46) gefördert werden kann.

16. Zwangsdurchlauf-Spiralrohr-Dampferzeuger (40, 70) nach Anspruch 14, weiter umfassend: mehrgängige Rippenrohre (32, 36), die die fluidgekühlten Wände (48) bilden, welche einen ersten Teil (90) des oberen Abschnittes (88) des Feuerraumes (46) umgeben, wobei der erste Teil (90) direkt und vertikal über dem zweiten Zwischenabschnitt (86) plaziert ist, wobei die innen glatten Rohre (20), welche die fluidgekühlten Wände (48) bilden und den oberen Abschnitt (88) des Feuerraumes (46) umgeben, in einem zweiten Teil (92) des oberen Abschnittes (88) des Feuerraumes (46) plaziert sind, wobei der zweite Teil (92) direkt und vertikal über dem ersten Teil (90) des oberen Abschnittes (88) plaziert ist.

17. Zwangsdurchlauf-Spiralrohr-Dampferzeuger (40, 70) nach Anspruch 14, wobei die fluidgekühlten Umschließungswände (48) vorgefertigte, werkstattmontierte, geschweißte Membranrohr-Wandpanele (54) umfassen, die durch Schweiß verbindung zwischen benachbarten Panelen vereinigt werden können, um die Feuerraum-Umschließungswände (48) zur Bildung einer gasdichten Um schließung zu bilden.

18. Zwangsdurchlauf-Spiralrohr-Dampferzeuger (40, 70) nach Anspruch 14, wobei die vorgefertigten, werkstattmontierten, geschweißten Membranrohr- Wandpanele (54), die mindestens einen Bodenabschnitt (82), einen ersten Zwischenabschnitt (84), einen zweiten Zwischenabschnitt (86) und einen ersten Teil (90) des oberen Abschnittes (88) des Feuerraumes (46) umgeben, unter einem spitzen Winkel θ relativ zur Waagerechten geneigt sind, wenn sie um den Umfang des Feuerraumes (46) liegen.

19. Zwangsdurchlauf-Spiralrohr-Dampferzeuger (40, 70) nach Anspruch 18, wobei sich die die Umschließungswände (48) bildenden Rohre (20, 24, 32, 36), welche den zweiten Teil (92) des oberen Abschnittes (88) des Feuerraumes (46) umgeben, im wesentlichen vertikal erstrecken.