DE19651936C2 - Continuous steam generator with a throttle cable for connection to a device emitting hot gas - Google Patents
Continuous steam generator with a throttle cable for connection to a device emitting hot gasInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Durchlaufdampferzeuger mit einem horizontalen Gaszug zum Anschließen an eine Heißgas abgebende Vorrichtung, insbesondere Gasturbine, mit einer ersten Verdampferheizfläche und einer dieser abgasströmungseitig vorgeschalteten zweiten Verdampferheizfläche, wobei die aus Rohren aufgebauten Verdampferheizflächen unter vertikaler Ausrichtung der Rohre in dem Gaszug angeordnet und über Sammler beaufschlagbar sind.The invention relates to a once-through steam generator with a horizontal Throttle cable for connection to a device emitting hot gas, in particular gas turbine, with a first evaporator heating surface and one this second evaporator heating surface upstream of the exhaust gas flow, the evaporator heating surfaces built from pipes under vertical Alignment of the pipes arranged in the throttle cable and via collectors are acted upon.
Aus der EP 0 450 072 A1 ist ein derartiger Dampferzeuger bekannt, bei dem die Heißgas abgebende Vorrichtung ein Gebläse mit nachgeschaltetem Brenner ist. Die Verdampferheizflächen sind an die von der Vorrichtung abgegebene Heißgasmenge angepasst.Such a steam generator is known from EP 0 450 072 A1, in which the device emitting hot gas is a blower with a downstream Burner is. The evaporator heating surfaces are in line with those of the device dispensed hot gas amount adjusted.
Aus der US-A 4,685,426 ist ein Naturumlaufdampferzeuger bekannt, bei dem ein Überhitzermodul, ein Hochdruckverdampfermodul, ein Zwischendruck modul, ein ECO-Modul und ein Niederdruckmodul vorgesehen sind.From US-A 4,685,426 a natural circulation steam generator is known in which a superheater module, a high pressure evaporator module, an intermediate pressure module, an ECO module and a low pressure module are provided.
Aus der EP-0 425 717 B1 ist ein Durchlaufdampferzeuger bekannt, bei dem die Verdampferheizflächen in einem vertikalen Gaszug angeordnet sind und zwischen den beiden Heizflächen keine Sammler angeordnet sind.A continuous steam generator is known from EP-0 425 717 B1, in which the Evaporator heating surfaces are arranged in a vertical gas flue and no collectors are arranged between the two heating surfaces.
Zur Energieerzeugung sind Gasturbinen sehr unterschiedlicher Leistung im Einsatz, so dass Durchlaufdampferzeuger unterschiedlicher Leistungen erforderlich sind. Eine jeweilige Neukonstruktion des Durchlaufdampferzeugers für unterschiedliche Turbinenleistungen führt zu einem erheblichen Konstruktionsaufwand.To generate energy, gas turbines have very different outputs Use, so that continuous steam generator of different performances required are. A respective redesign of the once-through steam generator for different turbine outputs leads to a significant one Design effort.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen gattungsgemäßen Durchlaufdampferzeuger zu schaffen, der für alle Turbinengrößen und Austrittstemperaturen auslegbar und somit geeignet ist.It is therefore the object of the present invention, a generic Continuous steam generator to create that for all turbine sizes and Outlet temperatures can be designed and is therefore suitable.
Diese Aufgabe wird dadruch gelöst, dass die zweite Verdampferheizfläche der ersten Verdampferheizfläche dampfseitig nachgeschaltet ist und die Verdampferheizflächen modulartig ausgebildet sind, wobei jedes Modul aus mindestens einer in einer vertikalen Ebene angeordneten Teilverdampferheizfläche des ersten Verdampfers und mindestens einer in derselben vertikalen Ebene angeordneten Teilverdampferheizfläche des zweiten Verdampfers mit jeweils zugeordneten Sammlern besteht und die Sammler über eine außen und in derselben Vertikalebene liegenden Verbindungsleitung miteinander verbunden sind.This problem is solved by the fact that the second evaporator heating surface of the the first evaporator heating surface is connected downstream and the Evaporator heating surfaces are modular, each module made at least one arranged in a vertical plane Partial evaporator heating surface of the first evaporator and at least one in the same vertical level arranged partial evaporator heating surface of the second evaporator with associated collectors and the Collector over an outside and in the same vertical plane Connection line are interconnected.
Durch die Bereitstellung der entsprechenden Module ist ein einfache Anpassung des Durchlaufdampferzeugers an die Gasturbinenleistung möglich.By providing the appropriate modules is a simple one Adaptation of the continuous steam generator to the gas turbine output possible.
In der Beschreibung und in den Ansprüchen wird hier unter "Vertikalebene" nicht die dimensionslose geometrische Ebene verstanden, sondern auch eine Horizontalrichtung eine Bautiefe aufweisende Gruppe, wie dies aus den nachfolgenden Fig. 2 und 4 ersichtlich ist.In the description and in the claims, “vertical plane” here does not mean the dimensionless geometric plane, but also a group having a structural depth in a horizontal direction, as can be seen from the following FIGS. 2 and 4.
Die Unteransprüche 2 bis 5 betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Durchlaufdampferzeugers.The sub-claims 2 to 5 relate to advantageous embodiments of the continuous steam generator according to the invention.
Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert werden. Es zeigen:The invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying figures. Show it:
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Durchlaufdampferzeuger, bei dem die erste Verdampferheizfläche im Gleichstrom durchströmt wird, Fig. 1 shows a schematic longitudinal section through a continuous-flow steam generator, in which the first evaporator is flowed through in cocurrent,
Fig. 2 eine Aufsicht längs der Blickrichtung II-II zur Erläuterung des modulartigen Aufbaus, wobei jedoch die sich senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 erstreckenden Kanalwände nicht mit dargestellt sind, Fig. 2 is a plan view taken along direction II-II for explanation of the module-like structure, although the extending perpendicular to the drawing plane of FIG. 1 are not shown with channel walls,
Fig. 3 einen schematischen Längschnitt vergleichbar Fig. 1, bei dem die erste Verdampferheizfläche im Gegenstrom durchströmt wird, und Fig. 3 is a schematic longitudinal section comparable to Fig. 1, in which the first evaporator heating surface is flowed through in countercurrent, and
Fig. 4 eine Aufsicht längs der Blickrichtung IV-IV in Fig. 3. FIG. 4 shows a top view along the viewing direction IV-IV in FIG. 3.
In einem sich horizontal erstreckenden Rauchgaszug 1 mit rechteckigem Querschnitt, Boden 1a, Decke 1b, Seitenwänden 1c-1d ist zunächst ein Speisewasservorwärmer 2 angeordnet. Das zu erwärmende Speisewasser S wird über einen Eintrittssammler 3 zugeführt, von dem es über eine Vielzahl von sich vertikal durch den Rauchgaszug 1 erstreckenden Rohren 4 einem Austrittssammler 5 zugeleitet wird. Aus dem Austrittssammler 5 wird das Speisewasser über Verbindungsleitungen 6 einem Eintrittssammler 7 zugeführt, aus dem es über eine Vielzahl von sich ebenfalls vertikal durch den Rauchgaszug erstreckende Leitungen 8 einem Austrittssammler 9 zugeleitet wird.In a horizontally extending flue gas flue 1 with a rectangular cross-section, bottom 1 a, ceiling 1 b, side walls 1 c- 1 d, a feed water preheater 2 is initially arranged. The feed water S to be heated is fed via an inlet header 3 , from which it is fed to an outlet header 5 via a plurality of pipes 4 which extend vertically through the flue gas duct 1 . From the outlet manifold 5 , the feed water is fed via connecting lines 6 to an inlet manifold 7 , from which it is fed to an outlet manifold 9 via a plurality of lines 8 which also extend vertically through the flue gas duct.
Über eine oder mehrere Verbindungsleitungen 10 wird das vorgewärmte Wasser einem Verdampfereintrittssammler 11 zugeleitet. Wie aus der Zusammenschau der Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, ist der Verdampfereintrittssammler 11 mit vier Verdampfermodulen 12a-12d verbunden.The preheated water is fed to an evaporator inlet header 11 via one or more connecting lines 10 . As is apparent from the combination of FIGS. 1 and 2, the evaporator inlet header 11 with four evaporator modules 12 a- 12 d, respectively.
Jedes Verdampfermodul 12 besteht aus einem ersten Verdampferabschnitt 13 und einem zweiten Verdampferabschnitt 14. Bei dem gezeigten Beispiel sind für jedes Modul mit dem Eintrittssammler 11 jeweils zwei sich durch den Rauchgaszug 1 erstreckende Rohre 16a und 16b verbunden, die nach Durchgang durch den Rauchgaszug mit einer Sammlerkammer 17 verbunden sind. Mit der Sammlerkammer 17 sind zwei Rohre 18a, 18b verbunden, die den Rauchgaskanal zur anderen Seite hin durchsetzen und dort in U-förmige Bögen 19a, 19b übergehen. An die Bögen 19a, 19b schließen sich den Rauchgaskanal wiederum durchsetzende Rohrabschnitte 20a und 20b an, die mit einer Sammlerkammer 21 verbunden sind. Von der Sammlerkammer 21 gehen Rohre 22a, 22b aus, die den Rauchgaszug erneut durchsetzen und über U-förmige Abschnitte 23a, 23b in den Rauchgaszug erneut durchsetzende Abschnitte 24a, 24b übergehen. Diese sind mit einem im wesentlichen geradzylindrischen Abschnitt 25a einer Verbindungsleitung 25 verbunden. An den geradzylindrischen Abschnitt 25a schließt sich ein gekrümmter Verbindungsabschnitt 25b, ein geradliniger Abschnitt 25c, ein gekrümmter Verbindungsabschnitt 25d und ein geradliniger Abschnitt 25e an.Each evaporator module 12 consists of a first evaporator section 13 and a second evaporator section 14 . In the example shown, for each module with the inlet header 11 , two pipes 16 a and 16 b extending through the flue gas duct 1 are connected, which are connected to a collector chamber 17 after passage through the flue gas duct. With the collector chamber 17 , two pipes 18 a, 18 b are connected, which pass through the flue gas duct to the other side and there merge into U-shaped bends 19 a, 19 b. At the bends 19 a, 19 b, pipe sections 20 a and 20 b, which in turn penetrate the flue gas duct, are connected to a collector chamber 21 . From the collector chamber 21 tubes 22 a, 22 b emanate from the flue gas passage and pass through U-shaped sections 23 a, 23 b into the flue gas passage sections 24 a, 24 b. These are connected to an essentially straight cylindrical section 25 a of a connecting line 25 . At the straight cylindrical section 25 a is a curved connecting section 25 b, a straight section 25 c, a curved connecting section 25 d and a straight section 25 e.
Zur Ausbildung der Sammlerkammer 17 und 21 sind in dem geradlinigen Abschnitt 25a Trennwände 26 und 27 eingeschweißt.To form the collector chamber 17 and 21 25 a partitions 26 and 27 are welded in the rectilinear section.
Im geradlinigen Abschnitt 25e ist eine weitere Trennwand 28 eingeschweißt. Vor der Trennwand gehen von der Verbindungsleitung jeweils zwei den Rauchgaszug durchsetzende Rohre 29a, 29b aus. Die über gekrümmte Abschnitte 30a, 30b daran anschließende geradlinige Abschnitte 31a und 31b sind mit einer Sammlerkammer 32 verbunden, die oberhalb des Bleches 28 in der Verbindungsleitung ausgebildet ist. Es ist selbstverständlich, daß die Verbindungsleitung an ihren freien Enden 25f und 25g geschlossen ist. Von der Kammer 32 gehen wiederum zwei Rohre 33a, 33b aus, die zu einem Verdampferaustrittssammler 34 führen, der der Austrittssammler für alle vier Verdampfermodule 12a-12c ist. Ausgangsseitig ist der Austrittssammler 34 mit einem oder mehreren Trenngefäßen 35 verbunden. Aus dem Trenngefäß 35 wird über eine oder mehrere Leitungen Dampf abgezogen und auf einem Eintrittssammler 36 für eine Überhitzerheizfläche 37 geführt. Der überhitzte Dampf wird über einen Austrittssammler 38 der Überhitzerheizfläche 37 abgezogen. Der konstruktive Aufbau der Überhitzerheizfläche 37 entspricht dem der Vorwärmerheizfläche 2.In the rectilinear section 25 e, a further partition wall 28 is welded in. In front of the partition, two connecting pipes 29 a, 29 b pass through the connecting line. The rectilinear sections 31 a and 31 b adjoining it via curved sections 30 a, 30 b are connected to a collector chamber 32 which is formed above the plate 28 in the connecting line. It goes without saying that the connecting line is closed at its free ends 25 f and 25 g. From the chamber 32 , in turn, two tubes 33 a, 33 b emerge, which lead to an evaporator outlet collector 34 , which is the outlet collector for all four evaporator modules 12 a- 12 c. On the output side, the outlet header 34 is connected to one or more separation vessels 35 . Steam is drawn off from the separating vessel 35 via one or more lines and conducted to an inlet header 36 for a superheater heating surface 37 . The superheated steam is drawn off from the superheater heating surface 37 via an outlet collector 38 . The construction of the superheater heating surface 37 corresponds to that of the preheater heating surface 2 .
Es ist selbstverständlich, daß das Verdampfermodul 12 nicht auf die Zweierkonfiguration der den Rauchgaszug 1 durchsetzenden Rohre beschränkt ist. Selbstverständlich sind bei praktischer Ausführungsform mehr als zwei Rohre vorgesehen.It goes without saying that the evaporator module 12 is not limited to the two-way configuration of the pipes passing through the flue gas duct 1 . Of course, more than two tubes are provided in a practical embodiment.
Bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform wird der erste Verdampferabschnitt 13 mit den Rohren 16a, 16b, 18a, 18b/20a, 20b/22a, 22b/24a, 24b wasser-dampf-seitig im Gleichstrom zu dem eintretenden Abgas AG durchströmt. Der zweite Verdampferabschnitt 14 mit den Rohrleitungen 29a, 29b/31a, 31b/33a, 33b wird im Gleichstrom vom Abgas AG durchströmt. In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the first evaporator section 13 with the tubes 16 a, 16 b, 18 a, 18 b / 20 a, 20 b / 22 a, 22 b / 24 a, 24 b water flows on the steam side in direct current to the incoming exhaust gas AG. Exhaust gas flows through the second evaporator section 14 with the pipes 29 a, 29 b / 31 a, 31 b / 33 a, 33 b in direct current.
Es ist auch möglich, den modulartigen Aufbau so zutreffen, daß der erste Verdampfer im Gegenstrom und der zweite Verdampfer ebenfalls im Gleichstrom durchströmt wird.It is also possible to apply the modular structure so that the first Evaporator in counterflow and the second evaporator also in Direct current is flowed through.
In den Fig. 3 und 4 ist eine Anordnung dargestellt, bei der der erste Verdampfer 13' im Gegenstrom von dem Abgas durchströmt wird.In FIGS. 3 and 4, an arrangement is shown in which the first evaporator is' flows through the counter flow of the exhaust gas. 13
Die Verbindungsleitung 40 besteht dann aus einem ersten geradzylindrischen Abschnitt 40a, in dem die Kammern 17' und 21' ausgebildet sind, aus einem Verbindungsabschnitt 40b und einem daran anschließenden geradzylindrischen Abschnitt 40c, in dem die Kammer 32' ausgebildet ist.The connecting line 40 then consists of a first straight cylindrical section 40 a, in which the chambers 17 'and 21 ' are formed, of a connecting section 40 b and an adjoining straight cylindrical section 40 c, in which the chamber 32 'is formed.
In den Fig. 3 und 4 sind vergleichbare Elemente aus den Fig. 1 und 2 mit apostrophierten Bezugszeichen versehen.In FIGS. 3 and 4 are comparable elements in Figs. 1 and provided with primed reference numeral 2.
Wenn der erfindungsgemäße Durchlaufdampferzeuger für eine größere Turbinenleistung eingesetzt werden soll als die in den Fig. 1 und 2 bzw. Fig. 3 und 4 gezeigte Anordnung, wird parallel zu den Modulen 12a-12c ein oder mehrere Module unter entsprechender Aufweitung des Rauchgaszuges 1 angeordnet. Die Heizflächen sind alle entleerbar. Die Kammern 17, 21, 32/17', 21', 32' und die Endabschnitte der Verbindungsleitung 25/40 sind für den Eintritt und Austritt von mehrerer sich vertikal erstreckender Rohre ausgebildet.If the continuous steam generator according to the invention is to be used for a greater turbine output than the arrangement shown in FIGS. 1 and 2 or FIGS. 3 and 4, one or more modules with a corresponding widening of the flue gas flue 1 is made parallel to the modules 12 a- 12 c arranged. The heating surfaces can all be emptied. The chambers 17, 21, 32/17 ', 21', 32 'and the end portions of the connecting pipe 25/40 are formed for the entry and exit of a plurality of vertically extending pipes.
Weiterhin ist es möglich, innerhalb des Moduls nicht nur Rohre gleichen Durchmessers einzusetzen, sondern den Rohrdurchmesser von Kammer zu Kammer unterschiedlich zu wählen.Furthermore, it is possible to not only match tubes within the module Insert diameter, but the tube diameter from chamber to Chamber to choose different.
Bei der in den Figuren dargestellen Ausführungsformen sind die in der Fig. 1 bzw. 3 oberen Enden der Rohre 18, 20/20, 24, 29, 31 durch Umkehrbögen unter Ausbildung einer haarnadelähnlichen Konfiguration miteinander verbunden. Es ist jedoch auch eine modulartige Ausbildung derart möglich, daß die Rohre nicht einzeln über Umlenkbögen verbunden sind, sondern auch auf der unteren Seite in entsprechender Weise Sammlerkammern angeordnet sind.In the dargestellen in FIGS embodiments, the upper in Fig. 1 and 3 ends of the tubes 18, 20/20, 24, 29, 31 are connected by return bends to form a hairpin-like configuration. However, it is also possible to have a modular design in such a way that the tubes are not individually connected via deflection bends, but are also arranged in a corresponding manner on the lower side of the collecting chambers.
Die Rohrabschnitte 18, 20, 22, 24, 29, 31, 33, die sich innerhalb des Rauchgaszuges erstrecken, können in bekannter Weise mit Rippen 39 versehen sein.The pipe sections 18 , 20 , 22 , 24 , 29 , 31 , 33 , which extend within the flue gas duct, can be provided with ribs 39 in a known manner.
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